【摘要】：層狀納米材料被廣泛用作固體潤滑劑,例如石墨、二硫化鉬等。層狀材料結(jié)構(gòu)的共性是層內(nèi)以強共價鍵或離子鍵緊密結(jié)合,層間以弱范德華力相互吸引。為了驗證這種層狀納米材料作為潤滑油添加劑的摩擦學(xué)特性,揭示減摩抗磨機理,本論文選取三種不同類型的層狀納米材料:MoO_3、ZrS_2和蒙脫石進行摩擦磨損試驗,并對磨損進行表面分析,以期為層狀納米材料作為潤滑油添加劑使用提供試驗依據(jù)和理論基礎(chǔ)。本論文第一章主要介紹了現(xiàn)有的潤滑油添加劑的作用、分類,以及未來的研究發(fā)展趨勢,綜述了二維層片狀材料的種類和其作為潤滑油添加劑的研究現(xiàn)狀,并介紹了主要的減摩抗磨機理。本論文第二章以微納米層狀MoO_3為研究對象開展研究。摩擦試驗研究發(fā)現(xiàn),微納米層狀MoO_3添加劑能有效降低基礎(chǔ)油的摩擦系數(shù),降低噪聲與振動。這是由于晶體層間范德華力較弱,MoO_3晶體在剪切力的作用下,沿平行于晶面方向發(fā)生層間滑移,將金屬間的摩擦力轉(zhuǎn)化為范德華力,MoO_3的最佳添加濃度為0.5wt%。微納米層狀MoO_3能夠有效提升基礎(chǔ)油的工作溫度,可將工作溫度從100℃提升到150℃。磨損試驗研究發(fā)現(xiàn),適量的微納米MoO_3可以減少粘著磨損,防止表面破壞;微納米層狀MoO_3可有效降低磨合階段的摩擦系數(shù),減小磨痕的深度和寬度;MoO_3的最佳添加濃度為0.1 wt%。對磨損表面采用表面粗糙度儀、高倍顯微鏡和EDS進行了表征,發(fā)現(xiàn)添加了微納米層狀MoO_3的磨痕表面更平滑,并檢測到了Mo元素,證明在摩擦化學(xué)作用下,MoO_3參與了摩擦膜的生成,并對凹坑起到填充修復(fù)的作用。通過測試潤滑油的最大無卡咬負荷,發(fā)現(xiàn)1.5 wt%的微納米MoO_3可以提高基礎(chǔ)油的極壓性能。通過Stribeck曲線發(fā)現(xiàn),在流體動壓潤滑、混合潤滑和邊界潤滑區(qū)域,微納米層狀MoO_3潤滑油添加劑都能有效降低基礎(chǔ)油的摩擦系數(shù)。本論文第三章以微納米層狀ZrS_2為研究對象開展研究。摩擦試驗研究發(fā)現(xiàn),微納米層狀ZrS_2添加劑能有效降低磨合階段的摩擦系數(shù),降低噪聲和振動,ZrS_2最佳添加濃度為1 wt%。微納米層狀ZrS_2能夠有效提升基礎(chǔ)油的工作溫度,可將工作溫度從100℃提升到200℃。磨損試驗研究發(fā)現(xiàn),微納米層狀ZrS_2可以有效降低摩擦副磨合階段和穩(wěn)定磨損階段的摩擦系數(shù),減輕磨損程度,具有最佳抗磨性能的濃度為1 wt%。對磨損表面采用表面粗糙度儀、高倍顯微鏡和EDS進行了表征,發(fā)現(xiàn)添加了微納米層狀ZrS_2的磨痕小而平滑,并檢測到了Zr和S元素,證明ZrS_2填充修復(fù)了磨損表面,同時參與生成了摩擦膜。通過測試潤滑油的最大無卡咬負荷,發(fā)現(xiàn)1 wt%的微納米ZrS_2使基礎(chǔ)油的PB值提高了十二個等級。通過Stribeck曲線可知,微納米層狀ZrS_2在流體動壓潤滑、混合潤滑和邊界潤滑區(qū)域都具有良好的減摩效果,但在流體動壓潤滑區(qū)域,片狀的微納米層狀MoO_3比含有帶狀形貌的微納米層狀ZrS_2效果好。本論文第四章以微納米層狀蒙脫石為研究對象開展研究。摩擦磨損試驗研究發(fā)現(xiàn),在基礎(chǔ)油中添加2 wt%~6 wt%微納米層狀蒙脫石明顯降低了摩擦系數(shù),減小了磨損量,其中5 wt%為最佳濃度。利用表面粗糙度儀和SEM對磨痕表面二維形貌進行了表征,添加了2 wt%~6 wt%微納米層狀蒙脫石的磨痕的深度大大減小。利用EDS檢測磨痕表面元素發(fā)現(xiàn)磨損表面存在蒙脫石中的Al和Si元素,證明在磨損過程中,蒙脫石參與生成了具有優(yōu)異摩擦學(xué)性能的表面膜,抵抗進一步磨損,修復(fù)表面凹坑。本論文第五章總結(jié)了對三種材料的研究結(jié)果,并對接下來的研究工作作出展望。
【圖文】：

在催化降解和抑煙阻燃等方面有廣闊的應(yīng)用oO3作為潤滑油添加劑的研究卻鮮少可見。oO3，并在四球機上探究了其抗磨性能，證代磷酸鋅作為潤滑油添加劑具有良好的協(xié)同，，對納米層片狀 MoO3進行了表征，并系統(tǒng)考摩擦學(xué)特性，最后探討分析了納米 MoO3的3表征（Characterization）性質(zhì)白色或黃白色結(jié)晶粉末，相對密度為 4.692。構(gòu)[MoO6]：Mo 原子在中心、O 原子在角邊連接，上下每兩條相似的鏈共一條八面體學(xué)計量結(jié)構(gòu)，層與層之間靠范德華力作用相

碩士學(xué)位論文.2.2 SEM本章試驗中所使用微納米 MoO3（以下簡稱 n-MoO3）購自上海譜振生物有限公司，n-MoO3純度 ≥ 99.90 %。本章采用美國 FEI 公司生產(chǎn)的掃描電子鏡（Quanta 250 SEM）拍攝了 n-MoO3的微觀形貌，如圖 2-2 所示。從圖中看到 n-MoO3顆粒呈層層疊疊的片狀結(jié)構(gòu)，尺寸比較均勻，長 4 ~ 8 μm，寬 μm，厚度小于 1 μm。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE624.82

【參考文獻】

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本文編號：2583275