纳米金属粉的制备及其润滑性能研究

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1、硕士学位论文摘要本文主要研究纳米金属粉体的制备与摩擦学性能。在查阅文献的基础上，选择了高能球磨的方法，分别选用金属铜粉和金属铋粒为原料，进行了纳米铜粉和纳米铋粉的制备研究。实验选择了合适的修饰剂，采取了制备与修饰同步进行的方法，并选择了先干磨后湿磨的措施，成功制备出粒度分布均匀、分散性能优良的纳米铜粉和纳米铋粉。实验初步探讨了纳米铜润滑油添加剂和纳米铋润滑油添加剂的配制，采用MMW-1摩擦磨损试验机对纳米铜粉和纳米铋粉以及纳米铜铋混合粉进行了润滑性能测试，分析了不同负荷长时间摩擦条件下的磨斑直径、摩擦系数与金属纳米粉体添加量之间的关系，讨论了润滑油中纳米金

2、属粉体适宜的添加剂量，对抗磨减摩机理做出了一些探讨。实验研究结论如下：（1）实验研究了球磨工艺参数对纳米铋粉粒度的影响，得出干法阶段制备纳米铋粉的优化方案为：转速为400r/min，修饰剂与铋粒的质量比取1：4，加入铋粒的质量为25g，时间8h；湿法阶段制备纳米铋粉的优化方案为：转速350r/min，时间4h。在优化实验中，原料铋粒经干磨再湿磨后，粒度由最大粒径630μm下降到中位径0.3μm，然后中位径达到0.2μm，而湿磨溶液中粉体的中位径为170nm。（2）湿法阶段制备纳米铜粉的优化方案为：转速为400r/min，修饰剂与原料铜粉的质量比取1：6，加

3、入铜粉的质量为25g，时间10h；湿法阶段制备纳米铜粉的优化方案为：转速350r/min，时间3h。在优化实验中，原料铜粒经干磨再湿磨后，粒度由最大粒径35μm下降到中位径0.28μm，然后中位径达0.21μm，溶液中粉体的中位径为50nm。（3）采用优化方案制得稳定分散的纳米铋粉，XRD检测纳米铋粉的晶粒度为26nm，含有非晶态物质，TEM检测颗粒分散效果较好，粒径在5~30nm范围内，颗粒表面有明显的包覆层。（4）采用优化方案制得稳定分散的纳米铜粉，XRD检测纳米铜粉的晶粒度为16nm，含有非晶态物质，TEM检测颗粒分散效果较好，粒径在10~40nm范

4、围内，颗粒表面有明显的包覆层。I摘要（5）润滑性能测试中，在转速和时间分别为1200r/min和2h的实验条件下，改变载荷和添加剂量进行性能测试。在98N的作用力下，加入0.05%的纳米铜粉，就能提高油品的抗磨减摩性能，磨斑直径降低18.1%，摩擦系数降低了13.6%；加入0.05%的纳米铋粉就能改善油品的润滑性能，磨斑直径降低10.9%，摩擦系数降低了11.1%。（6）在转速和时间分别为1200r/min和2h，负荷为392N的条件下，加入0.05%~0.7%的纳米铜粉和纳米铋粉，都能提高基础油的抗磨性能，在这个质量百分数范围内，随着纳米金属粉体含量的提

5、高，纳米铜粉的抗磨减摩性能逐渐变差，而纳米铋粉的抗磨减摩性能逐渐变好。（7）初步分析确定润滑油中纳米铜铋复合粉比较合适的质量百分数为0.25%，其中纳米铜粉和纳米铋粉的质量比为1：4，进行了初步的润滑性能测试，其抗磨性能优于单金属钠米粉，在98N负荷下磨斑直径降低了23.1%，摩擦系数降低了6.0%；在392N负荷条件下，磨斑直径降低了20.9%，而减摩性能无明显改善，可能是纳米金属粉体团聚所致。关键词：纳米铜粉纳米铋粉高能球磨法润滑性能II硕士学位论文ABSTRACTInthisdissertation,preparationandtribologypr

6、opertiesofmetalnanoparticleswerechieflyinvestigated.Copperandbismuthwerechosenasrawmaterialstoresearchinpreparingmetalnanoparticles.Appropriatemodifierwasapplicatedwithin-situmodificationanddrygrindingfollowedbywetgrinding.Thecoppernanoparticlesandbismuthnanoparticleshavehomogeneo

7、ussizedistributionandexcellentdispersingstability.Lubricantadditivesofcopperandbismuthnanoparticleswereprepared.MMW-1frictionweartestingmachinewasadoptedtotestlubricatingpropertiesofcoppernanoparticles,bismuthnanoparticlesandcopper-bismuthmixedparticles.Relationshipbetweenwearscar

8、diameter,frictioncoefficientandqu