【摘要】：固體-液體復(fù)合潤滑技術(shù)是通過利用固體潤滑材料與液體潤滑材料間的協(xié)同效應(yīng),來提高潤滑效果,改善極端工況下材料摩擦磨損的一種重要手段。目前,潤滑油添加劑的設(shè)計都是基于與金屬表面的相互作用,與碳基薄膜不匹配,且多為硫磷化合物污染環(huán)境。因此設(shè)計合成不含硫磷基團,同時又能與碳基薄膜有良好匹配性的環(huán)境友好型添加劑成為解決碳基薄膜固-液復(fù)合潤滑系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。利用金屬納米微粒既可以與碳基薄膜產(chǎn)生強的物化作用以及可與金屬形成緊密結(jié)合的特性;采用無硫磷基團修飾的金屬納米微粒作為碳基薄膜固-液復(fù)合潤滑系統(tǒng)的添加劑具有巨大潛力。為研發(fā)針對碳基薄膜固-液復(fù)合潤滑體系的環(huán)境友好型添加劑提供一條新途徑,為金屬納米微粒對碳基薄膜固-液復(fù)合潤滑體系潤滑、磨損機制的研究提供有效的理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:(1)利用NP-V納米粉體宏量生產(chǎn)設(shè)備制備出具有球形度高、顆粒之間單分散、無團聚的金屬Cu納米微粒,并將金屬Cu納米顆粒添加至基礎(chǔ)油PAO6獲得穩(wěn)定分散的納米潤滑劑。(2)Cu納米微粒作為基礎(chǔ)油添加劑在鋼/鋼、鋼/DLC和鋼/WC-DLC配副體系中均體現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦學(xué)性能,特別是在碳基薄膜固-液復(fù)合潤滑體系中表現(xiàn)良好的協(xié)同潤滑效應(yīng),摩擦磨損顯著降低,摩擦系數(shù)降低8.7%~32.6%,磨損率降低幅度達75.9%~83.7%。(3)鋼/鋼配副體系中Cu納米顆粒添加劑通過物理吸附層和“微軸承”機制;金屬Cu納米微粒在鋼/DLC、鋼WC-DLC配副作用機制主要依賴于納米微粒的納米軸承和納米填充等物理效應(yīng),與Cu納米微粒的剪切成膜關(guān)聯(lián)不大。其中,金屬Cu納米微粒與碳基薄膜表面的拋光行為是納米微粒的納米軸承機制得以充分發(fā)揮的關(guān)鍵。(4)通過表面活性劑改善Cu納米微粒的分散穩(wěn)定性以及與碳基薄膜固體潤滑材料的匹配性,能進一步改善Cu納米微粒與碳基薄膜的協(xié)同潤滑作用。油酸復(fù)合Cu納米微粒在鋼/DLC、鋼/WC-DLC配副體系協(xié)同潤滑性能最佳,能夠顯著降低摩擦副磨損率,分別降低88.9%和97.1%。酯類化合物在摩擦過程中發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)生成的金屬皂化反應(yīng)層具有更強的抵抗磨損的能力,因此鋼/DLC配副、鋼/WC-DLC配副在酯類化合物復(fù)合Cu納米微粒油中均具有較低磨損,而酯類化合物在WC-DLC表面的強吸附作用使得鋼/WC-DLC配副在油酸化合物復(fù)合Cu納米微粒表現(xiàn)出更低磨損率。
【圖文】：

力避免的阻力，造成能源消耗；磨損一般都被認為主要形式[3]�，F(xiàn)代機械部件中的一些精密組件，及時更換維修。因此，減小摩擦、磨損是延長相對運動的接觸面間加入恰當?shù)臐櫥瑒�，是降手段，其對設(shè)備安全高效運行，提高生產(chǎn)效率具滑劑或液體潤滑劑是減少機械運轉(zhuǎn)中的摩擦的滑材料（PTFE、Gu-Ag 合金等），加入固體潤潤滑行為主要分為水潤滑、油潤滑、氣氛潤滑等的研究現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)與分類 sp3 和 sp2 兩種結(jié)構(gòu)碳原子組成的非晶態(tài)碳材料氫含量以及摻雜元素等，可以將碳基薄膜劃分氫四面體非晶碳（ta-C:H）、含氫無定形碳（a

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文結(jié)構(gòu)更簡單的甘油作為潤滑劑，也發(fā)現(xiàn)了無氫 DLC 表現(xiàn)出超低的摩擦磨損。通過TOF-SIMS 研究，提出甘油潤滑下無氫 DLC 的超低摩擦系數(shù)可能源于 DLC 表面的羥基化作用。這些研究結(jié)果表明，DLC 在邊界潤滑條件下的減摩抗磨可能基于與金屬完全不同的摩擦物理、化學(xué)機理，因而 DLC 與其他官能團潤滑劑的邊界潤滑性能尚待挖掘。碳基薄膜特殊的表面物理化學(xué)特性，其在基礎(chǔ)油中的潤滑行為與傳統(tǒng)金屬鋼摩擦副存在顯著差異，同時，很多針對金屬摩擦副合成的傳統(tǒng)化學(xué)活性添加劑對碳基薄膜的減摩抗磨效應(yīng)并不顯著，亟需全面系統(tǒng)研究碳基薄膜的介質(zhì)潤滑行為，完善相關(guān)潤滑理論發(fā)展適于碳基薄膜表面的新型納米潤滑添加劑，提出基于碳基薄膜的固-液復(fù)合潤滑體系的構(gòu)筑理論，并探索出適于碳基薄膜材料高可靠、高效潤滑技術(shù)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH117.2

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本文編號：2685308