【摘要】：摩擦磨損是造成機器零部件失效的主要原因之一。其中,柴油不完全燃燒產(chǎn)生的黑色固體顆粒物不僅對發(fā)動機內(nèi)部造成損傷,同時排放到空氣里,也是PM2.5的重要來源。其類似碳顆粒的外觀使得其有作為潤滑油添加劑的可能。目前,有研究證實了該類納米顆粒會加劇機械零部件的損傷,但現(xiàn)有研究并不全面。另外,表面織構(gòu)技術(shù)也在近年得到廣泛的關(guān)注,織構(gòu)能夠顯著的提高材料的減摩抗磨能力,減小材料的損失。本文在UTM-2摩擦磨損試驗機上,采取球-平面往復(fù)移動接觸方式,在不同溫度下(25℃,100℃,175℃),不同材質(zhì)(合金鑄鐵、65Mn彈簧鋼)下考察了柴油納米煙炱顆粒和納米石墨顆粒分別作為潤滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。通過原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射儀(XRD)、傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)、拉曼光譜儀(Raman)對納米煙炱顆粒和納米石墨顆粒進行表征。借助光鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、二維形貌儀、硬度儀、能譜儀(EDX)、拉曼光譜儀(Raman)等設(shè)備分析了減磨特性和作用機理。系統(tǒng)的研究了它們作為潤滑油添加劑在不同面積率的織構(gòu)表面上的摩擦磨損行為,得到以下結(jié)論：1：原子力顯微鏡顯示納米煙炱顆粒的粒徑大小在20nm-70nm之間,納米石墨顆粒則為10nm-30nm,略小于納米煙炱顆粒粒徑。納米石墨顆粒的結(jié)晶度比納米煙炱顆粒更好,結(jié)構(gòu)更加完整。Span-80作為潤滑油添加劑的分散劑,效果良好。2：采用合金鑄鐵作為下試樣時,相對于純PA04潤滑油,添加0.01wt%納米煙炱顆粒和0.01wt%納米石墨顆粒不僅不會加劇磨損,反而兩種碳基納米顆粒展現(xiàn)出了極其優(yōu)異的減摩抗磨效果。摩擦系數(shù)降低了2-5倍,在25℃、100℃時,添加納米顆粒的摩擦系數(shù)均穩(wěn)定在0.15附近；在175℃,劇烈的摩擦化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致實驗進行到2000-3000s之間時,摩擦系數(shù)急劇增加到0.5左右。雖然摩擦系數(shù)在175℃不穩(wěn)定,但其磨損率依舊減少了40%-60%。添加納米煙炱顆粒以及納米石墨顆粒磨損后的表面更加光滑、犁溝較少,其減磨機理為在磨損表面形成了一層保護膜,改變了摩擦界面接觸環(huán)境。納米顆粒作為添加劑的潤滑性能,與它的分散穩(wěn)定性,顆粒大小,化學(xué)物理性能均有關(guān)系。3：采用65Mn彈簧鋼為下試樣時,添加以上兩種碳基納米顆粒同樣表現(xiàn)出了優(yōu)良的摩擦磨損行為。當(dāng)采用硬度更高的材質(zhì)作為基體時,納米煙炱顆粒的減摩抗磨性能優(yōu)于納米石墨顆粒,在其微區(qū)觀測到,添加納米煙炱顆粒的表面更平整,添加納米石墨顆粒的表面則可以清晰觀察到部分溝壑。該實驗進一步完善了納米煙炱顆粒作為潤滑油添加劑的機理分析,提出了納米煙炱顆粒作為潤滑油添加劑的作用機理主要以滾動軸承、摩擦化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)效應(yīng)等為主。4：在PA04基礎(chǔ)油,25℃、100℃、175℃工況下,激光刻蝕的三種不同面積率(19.6%、22.1%、44.2%)的織構(gòu)表面的平均摩擦系數(shù)均在100℃最高。面積率為19.6%、22.1%的織構(gòu)的摩擦系數(shù)較原始表面更大,但磨損率卻顯著減小；織構(gòu)微坑的數(shù)量越多,抗磨性能越優(yōu)異。納米煙炱顆粒加入后,不同面積率織構(gòu)的摩擦系數(shù)差別不大,但試樣的磨損明顯減輕,這歸因于納米煙炱顆粒的自潤滑性能以及微坑織構(gòu)儲存納米顆粒、潤滑油的功能。表面織構(gòu)與納米煙炱顆粒的共同耦合作用展現(xiàn)出了優(yōu)異的抗磨減摩性能。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE624.82

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 舒緒剛;何湘柱;黃慧民;傅維勤;;納米復(fù)合電沉積技術(shù)研究進展[J];材料保護;2007年07期

2 古煉輝;;納米顆粒醫(yī)學(xué)應(yīng)用的倫理研究[J];佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版);2015年05期

3 周細(xì)應(yīng) ,王偉 ,錢士強 ,李衛(wèi)紅;納米耐磨和減摩復(fù)合鍍層的研究[J];新技術(shù)新工藝;2005年07期

4 劉維民,薛群基,周靜芳,張治軍;納米顆粒的抗磨作用及作為磨損修復(fù)添加劑的應(yīng)用研究[J];中國表面工程;2001年03期

5 周銳;李峰平;;納米顆粒的短脈沖激光燒蝕制備及其非線性光學(xué)應(yīng)用[J];光電工程;2017年02期

6 沈亮標(biāo);徐鍵;徐清波;董建峰;剪明明;;納米顆粒與鉺共摻光放大用材料的研究進展[J];材料導(dǎo)報;2009年17期

7 王莉娟;丁文軍;;納米毒理研究進展[J];中國藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志;2007年01期

8 譚俊,徐濱士;納米結(jié)構(gòu)鍍層的制備及其應(yīng)用[J];材料保護;2004年01期

9 劉耀文;王淑瑤;葉勁松;陳姝娟;何利;;靜電紡絲納米復(fù)合抗菌纖維膜的研究進展[J];化工新型材料;2016年05期

10 李進;陳國需;趙立濤;杜鵬飛;夏迪;;溶膠-凝膠法制備納米潤滑材料[J];合成潤滑材料;2014年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 姜迅東;李林;胡榮澤;;納米顆粒中電子與聲子相互作用量子理論[A];中國顆粒學(xué)會2006年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會論文集[C];2006年

2 吳新民;范茂松;潘兮;;納米顆粒的粒徑測定[A];2004全國測控、計量與儀器儀表學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2004年

3 姜迅東;李林;胡榮澤;;光與納米顆粒的相互作用量子理論[A];中國顆粒學(xué)會2006年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會論文集[C];2006年

4 盛建國;李昕;朱永法;彭小根;;聚氰基丙烯酸酯納米顆粒制備及其影響因素探討[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（5）[C];2007年

5 王瑞敏;陳嵐;葛廣路;;基于差示離心沉降法分析納米顆粒形狀與界面生物吸附[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第三十一分會：膠體與界面化學(xué)[C];2016年

6 陸洲;豐榮娟;劉娟;李霞;張貞;郭源;;納米顆粒與生物膜界面間相互作用的非線性光學(xué)研究[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第三十八分會：納米生物效應(yīng)與納米藥物化學(xué)[C];2016年

7 曹書勤;王甜甜;緱星;楊自成;;碳/氧化鋅納米顆粒的制備及光催化性能的研究[A];河南省化學(xué)會2016年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2016年

8 彭浩;丁國良;姜未汀;高屹峰;;納米制冷劑沸騰過程中納米顆粒遷移特性的實驗研究[A];上海市制冷學(xué)會2007年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

9 邢瑞;李凱樂;張允虎;司馬楊虎;徐世清;;二氧化硅納米顆粒對家蠶血細(xì)胞和造血功能的影響及機制[A];第十二屆家（柞）蠶遺傳育種暨良種繁育學(xué)術(shù)研討會論文集（摘要匯編）[C];2016年

10 李玉紅;吳新平;蔣寧新;林明;高飛;董林;龔學(xué)慶;彭路明;;暴露不同晶面氧化物納米結(jié)構(gòu)的固體核磁共振研究[A];中國化學(xué)會第30屆學(xué)術(shù)年會摘要集-第十五分會：表界面結(jié)構(gòu)調(diào)控與催化[C];2016年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 唐鳳;用納米爪抓住細(xì)菌[N];中國科學(xué)報;2018年

2 中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院 邊文越 冷伏海;我國發(fā)展納米科技的經(jīng)驗、不足與建議[N];中國科學(xué)報;2018年

3 本報記者 吳長鋒;植入納米天線，人類或能夜間視物[N];科技日報;2019年

4 記者 劉園園;全球最大納米科技實驗裝置向用戶開放[N];科技日報;2019年

5 王迪;納米方案促原料藥遞送[N];醫(yī)藥經(jīng)濟報;2019年

6 記者 矯陽;納米生色技術(shù)讓織物“本領(lǐng)高強”[N];科技日報;2018年

7 記者 王笑梅;沈陽分院納米科技等多項成果入選[N];遼寧日報;2019年

8 黃曉秋;納米機器人來了![N];北京日報;2018年

9 記者 衣曉峰;眼科醫(yī)學(xué)納米機器人問世[N];健康報;2018年

10 日本東北大學(xué)工學(xué)部研究員 黃曉秋;人類將進入納米機器人時代？[N];中國青年報;2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 鄒銳;銠納米顆粒催化劑的制備及加氫應(yīng)用[D];北京化工大學(xué);2016年

2 胡冬枚;基于電場的聚電解質(zhì)與納米顆粒組裝動力學(xué)研究[D];吉林大學(xué);2017年

3 陳小燕;納米通道內(nèi)流體的分子動力學(xué)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

4 黃志;納米仿生皮膚傳熱傳質(zhì)特性研究[D];武漢大學(xué);2014年

5 楊猛;聚合物修飾的納米通道膜中物質(zhì)的傳輸及其分析應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2015年

6 隋天一;復(fù)合基團改性二氧化硅納米顆粒的制備及潤滑行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

7 魯晶;不同尺度下納米TiO_2在水中聚集和沉積特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

8 楊昌玉;非局部理論下納米結(jié)構(gòu)動力行為的辛方法[D];大連理工大學(xué);2016年

9 焦翔宇;基于親疏水轉(zhuǎn)換的智能無封堵納米閥門[D];北京科技大學(xué);2017年

10 相思源;非球形中空聚合物納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑、功能化及性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張祖川;兩種碳基納米顆粒作為潤滑油添加劑的摩擦學(xué)特性研究[D];西南交通大學(xué);2016年

2 賈云剛;納米潤滑材料及表面改性的研究[D];大慶石油學(xué)院;2006年

3 楊清香;含納米顆粒潤滑脂的流變特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

4 楊秀娟;金納米簇的合成與性質(zhì)的研究[D];長春理工大學(xué);2017年

5 孫怡文;銅鋅錫硫納米結(jié)構(gòu)的制備、相變與光電性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2017年

6 高琪;銅納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其光學(xué)性質(zhì)研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

7 李宇飛;納米顆粒/微生物復(fù)合體的咔唑降解性能和納米毒性研究[D];山東大學(xué);2015年

8 王曉珍;化學(xué)納米科技校本課程的開發(fā)與研究[D];蘇州大學(xué);2017年

9 李文浩;納米線—膜體系中表面增強拉曼散射和等離激元驅(qū)動表面催化反應(yīng)研究[D];重慶大學(xué);2017年

10 黃偉;仿生納米錐結(jié)構(gòu)表面的制備與表征[D];大連理工大學(xué);2017年

，

本文編號：2681620