不同碳原子數(shù)及羥基數(shù)醇中Ti 3 SiC 2 /Si 3 N 4 摩擦副的摩擦學(xué)性能
發(fā)布時間：2021-08-04 00:48
Ti3SiC2和Si3N4等陶瓷材料是一種潛在的生物燃料發(fā)動機(jī)及功能性運(yùn)動部件材料,為研究其在醇類生物燃料及潤滑劑中的摩擦學(xué)性能,利用往復(fù)式摩擦試驗(yàn)機(jī)研究Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在不同碳原子數(shù)直鏈醇（乙醇、丁醇、辛醇和十二醇）和不同羥基數(shù)醇（乙二醇和丙三醇）液體介質(zhì)中的摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明:Ti3SiC2/Si3N4在醇介質(zhì)中的摩擦因數(shù)隨碳原子數(shù)和羥基數(shù)的增加而減小,總體平均摩擦因數(shù)在0.06～0.11范圍內(nèi)變化,但丁醇中摩擦因數(shù)最高,為0.25;Ti3SiC2/Si3N4配副的磨損率均隨碳原子數(shù)和羥基數(shù)的增加而減小,Ti3SiC2的磨損率在4.48×10-7～9.3...
【文章來源】：潤滑與密封. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
醇類液體介質(zhì)中摩擦試驗(yàn)示意圖
圖2所示為Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在不同碳原子數(shù)醇中摩擦因數(shù)隨時間變化關(guān)系。在乙醇、辛醇和十二醇介質(zhì)中,在30 min的摩擦試驗(yàn)過程中,摩擦因數(shù)均很平穩(wěn),無明顯跑合期或跑合期很短。3種介質(zhì)中的平均摩擦因數(shù)分別為0.11、0.08和0.06(見表1)。但是,在丁醇介質(zhì)中摩擦因數(shù)很不穩(wěn)定,從圖2中的插圖可以看出,丁醇中3次重復(fù)試驗(yàn)中,2次試驗(yàn)的摩擦因數(shù)在經(jīng)歷了約5 min的低摩擦跑合期后,迅速增大,之后增大趨勢變緩,但摩擦因數(shù)的震動幅度持續(xù)增大;另一次摩擦因數(shù)在5 min的跑合期內(nèi)迅速增大,最大時達(dá)到0.35,后降低至0.25。跑合期后摩擦因數(shù)保持在0.25左右至試驗(yàn)結(jié)束。在丁醇介質(zhì)中3次摩擦試驗(yàn)的平均摩擦因數(shù)為0.25(見表1)。由此可見,Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在直鏈醇中的摩擦因數(shù)總體趨勢是隨碳原子數(shù)的增加而降低,但丁醇除外。表1 不同醇類液體介質(zhì)中Ti3SiC2/Si3N4摩擦副 的平均摩擦因數(shù)和磨損率Table 1 Average friction coefficients and wear rates of Ti3SiC2/Si3N4 tribo-pair in different alcohols 液體介質(zhì) 摩擦因數(shù) 磨損率K/(mm3·N-1·m-1) Ti3SiC2 Si3N4 乙醇 0.11±0.028 4.48×10-7±1.51×10-8 1.87×10-6±8.29×10-7 丁醇 0.25±0.07 9.01×10-8±2.47×10-8 4.05×10-6±4.87×10-7 辛醇 0.08±0.004 6 1.62×10-8±1.03×10-9 / 十二醇 0.06±0.003 2 9.33×10-9±2.31×10-10 / 乙二醇 0.09±0.001 5 2.88×10-8±8.34×10-10 2.91×10-7±5.54×10-8 丙三醇 0.07±0.003 7 1.43×10-8±6.78×10-10 3.36×10-7±4.72×10-8
與Ti3SiC2的磨損表面相對應(yīng),在乙醇和丁醇介質(zhì)中Si3N4的磨損表面有明顯的磨損痕跡,形成了明顯的磨損球缺,并且磨損球缺表面布滿了犁溝效應(yīng)的溝槽(見圖3(g)和(h))。在辛醇和十二醇介質(zhì)中Si3N4的磨損表面比較特別,盡管磨損表面有輕微的犁溝效應(yīng),并分布有材料脫落留下的白色斑點(diǎn),但在3D輪廓圖上并沒有形成磨損球缺(見圖3(i)和(j)中的3D插圖),因此,不能精確計(jì)算出這2種醇中Si3N4的磨損體積,在表1中未能給出2種介質(zhì)中Si3N4的磨損率。在乙二醇和丙三醇介質(zhì)中Si3N4形成了明顯的磨損球缺(見圖3(k)和(l)),且表面有犁溝效應(yīng)留下的溝槽,但犁溝效應(yīng)較在乙醇和丁醇介質(zhì)中要輕微。綜上所述,在乙醇和丁醇介質(zhì)中Ti3SiC2和Si3N4摩擦配副犁溝效應(yīng)是造成高摩擦因數(shù)的主要原因。在碳鏈更長的辛醇和十二醇介質(zhì)中以及多元醇介質(zhì)中犁溝效應(yīng)輕微,摩擦因數(shù)相應(yīng)地降低到0.1以下。對于犁溝效應(yīng)明顯的材料磨損表面,磨粒磨損是材料磨損的一個重要方面。
本文編號：3320652
【文章來源】：潤滑與密封. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：7 頁
【部分圖文】：
醇類液體介質(zhì)中摩擦試驗(yàn)示意圖
圖2所示為Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在不同碳原子數(shù)醇中摩擦因數(shù)隨時間變化關(guān)系。在乙醇、辛醇和十二醇介質(zhì)中,在30 min的摩擦試驗(yàn)過程中,摩擦因數(shù)均很平穩(wěn),無明顯跑合期或跑合期很短。3種介質(zhì)中的平均摩擦因數(shù)分別為0.11、0.08和0.06(見表1)。但是,在丁醇介質(zhì)中摩擦因數(shù)很不穩(wěn)定,從圖2中的插圖可以看出,丁醇中3次重復(fù)試驗(yàn)中,2次試驗(yàn)的摩擦因數(shù)在經(jīng)歷了約5 min的低摩擦跑合期后,迅速增大,之后增大趨勢變緩,但摩擦因數(shù)的震動幅度持續(xù)增大;另一次摩擦因數(shù)在5 min的跑合期內(nèi)迅速增大,最大時達(dá)到0.35,后降低至0.25。跑合期后摩擦因數(shù)保持在0.25左右至試驗(yàn)結(jié)束。在丁醇介質(zhì)中3次摩擦試驗(yàn)的平均摩擦因數(shù)為0.25(見表1)。由此可見,Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在直鏈醇中的摩擦因數(shù)總體趨勢是隨碳原子數(shù)的增加而降低,但丁醇除外。表1 不同醇類液體介質(zhì)中Ti3SiC2/Si3N4摩擦副 的平均摩擦因數(shù)和磨損率Table 1 Average friction coefficients and wear rates of Ti3SiC2/Si3N4 tribo-pair in different alcohols 液體介質(zhì) 摩擦因數(shù) 磨損率K/(mm3·N-1·m-1) Ti3SiC2 Si3N4 乙醇 0.11±0.028 4.48×10-7±1.51×10-8 1.87×10-6±8.29×10-7 丁醇 0.25±0.07 9.01×10-8±2.47×10-8 4.05×10-6±4.87×10-7 辛醇 0.08±0.004 6 1.62×10-8±1.03×10-9 / 十二醇 0.06±0.003 2 9.33×10-9±2.31×10-10 / 乙二醇 0.09±0.001 5 2.88×10-8±8.34×10-10 2.91×10-7±5.54×10-8 丙三醇 0.07±0.003 7 1.43×10-8±6.78×10-10 3.36×10-7±4.72×10-8
與Ti3SiC2的磨損表面相對應(yīng),在乙醇和丁醇介質(zhì)中Si3N4的磨損表面有明顯的磨損痕跡,形成了明顯的磨損球缺,并且磨損球缺表面布滿了犁溝效應(yīng)的溝槽(見圖3(g)和(h))。在辛醇和十二醇介質(zhì)中Si3N4的磨損表面比較特別,盡管磨損表面有輕微的犁溝效應(yīng),并分布有材料脫落留下的白色斑點(diǎn),但在3D輪廓圖上并沒有形成磨損球缺(見圖3(i)和(j)中的3D插圖),因此,不能精確計(jì)算出這2種醇中Si3N4的磨損體積,在表1中未能給出2種介質(zhì)中Si3N4的磨損率。在乙二醇和丙三醇介質(zhì)中Si3N4形成了明顯的磨損球缺(見圖3(k)和(l)),且表面有犁溝效應(yīng)留下的溝槽,但犁溝效應(yīng)較在乙醇和丁醇介質(zhì)中要輕微。綜上所述,在乙醇和丁醇介質(zhì)中Ti3SiC2和Si3N4摩擦配副犁溝效應(yīng)是造成高摩擦因數(shù)的主要原因。在碳鏈更長的辛醇和十二醇介質(zhì)中以及多元醇介質(zhì)中犁溝效應(yīng)輕微,摩擦因數(shù)相應(yīng)地降低到0.1以下。對于犁溝效應(yīng)明顯的材料磨損表面,磨粒磨損是材料磨損的一個重要方面。
本文編號：3320652
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