金属纳米颗粒润滑添加剂减摩抗磨机理及性能的研究

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1、摘要在润滑工程领域，润滑油添加剂已经被广泛的应用于各种润滑油中，它们起到了减小摩擦系数，降低磨损量甚至对摩擦表面损伤部位进行修补的功能。尽管润滑油添加剂发展到现在，已经发展更新了四代，但是现有的润滑油添加剂都具有明显的不足，特别体现在对摩擦表面的修补作用上，这使得研究者们不断的寻找性能更加优异的材料用于润滑油添加剂。近年来，纳米材料的出现为润滑油添加剂的发展提供了一个新的选择。通过研究发现，添加有纳米颗粒的润滑油在摩擦学性能上得到了显著的提高。对纳米颗粒的减摩抗磨机理，大多数研究者认为，纳米颗粒在摩擦副间起到了垫片的作用，另一些研究者提出，纳米球

2、形颗粒在摩擦面间存在微滚动作用，变滑动摩擦为滚动摩擦，减小摩擦系数。随着试验研究的进一步深入，更多的研究者发现，纳米颗粒可以沉积到摩擦表面的磨损部位，使摩擦表面得到修补。然而，到目前为止，纳米颗粒减摩抗磨以及修补作用的机理仍没有得到系统的研究。为了对纳米金属颗粒减摩抗磨机理做深入的研究，作者首先采用透射电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜观察纳米金属颗粒的形貌；采用x射线衍射线线宽法测量纳米金属颗粒的粒度；采用TG—DTA热重差热分析仪测量了纳米金属颗粒的热性能。作者在摩擦磨损试验机上对添加有纳米铝颗粒的润滑油的摩擦学性能进行了研究，并绘制出Stf

3、ibeck曲线。通过对磨痕表面的SEM(扫描电镜)以及对摩擦后润滑油中纳米金属颗粒的TEM(透射电镜)的测试分析，本论文对纳米铝颗粒在不同润滑状态下的减摩机理进行了深入的讨论，提出流体润滑状态下的微滚动作用和边界润滑状态下的垫片作用导致了减摩效果的产生。纳米金属颗粒对摩擦表面的修补作用是纳米金属颗粒作为润滑油添加剂研究中的基础问题。本研究在载体油中加入了纳米级金属铜粉、铁粉，在盘销摩擦磨损试验机上进行试验；对磨痕表面进行SEM和STM(扫描隧道显微镜)以及EDS(能量色散谱仪)分析；对纳米金属颗粒进行了热模拟试验。通过分析，本文提出了纳米金属颗粒

4、在摩擦热的作用下，发生局部熔化后沉积在摩擦表面的修补机理。作者还利用四球试验机分别对添加有纳米铝粉、锡粉以及Al／Sn金属粉的润滑油进行极压和抗磨性能实验。采用SEM对摩擦表面进行观察，采用EDS对表面进行元素测定。本文通过对纳米金属颗粒的极压抗磨机理的探讨和分析得出锡粉在低载荷下起抗磨剂作用，铝粉在高载荷阶段起极压剂作用。关键词：金属纳米颗粒摩擦磨损润滑润滑油添加剂ABSTRACTAddingadditivesintooiltoreducefrictionandwearandeventomendthewomsurfacehasbeenwidel

5、yappliedinlubricationengineeringforquitealongtime．Althoughuptonow，therearefourgenerationsofadditiveswhichhavebeencreatedorinvented，theresearchanddevelopmentofmoreeffectiveadditiveshaveneverbeenceasedsinceallkindsofadditivesmentionedabovearestillnotperfect，especiallytheireffec

6、tofthewearrepairingisfarfromsatisfactory．ProfessionalsinlubricationresearchfieldhavebeenlookingforthenewmaterialstOmeettherequirementofrepairingfunctiontothelubricantadditivesallthetime．Inthepastfewyears，theemergenceofnano-materialshasprovidedanewchoiceforthedevelopmentoflubr

7、icantadditive．Withtheaidofnano—materials，alotofnovelworkhasbeendonewithenormousencouragingachievementsobtainedbecausethetribologicalpropertieshavebeenenhancedobviously．Asforthemechanismofanti—wearandfrictionreduction，thefollowingexplanationhasbeenpredictedbymostofprofessional

8、sthatthenano-particlesactasspacerbetweenthetwofrictionsurface，andsom