季戊四醇油酸酯膜厚测量及薄膜润滑研究.pdf

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1、2015年6月机械设计与制造工程Jun．2015第44卷第6期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．44No．6DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．06．019季戊四醇油酸酯膜厚测量及薄膜润滑研究蔡发达，杜华，潘伶，高诚辉(福州大学机械工程及自动化学院，福建福州350108)摘要：运用光干涉法相对光强原理，通过纳米级润滑膜厚度测量仪测量了不同温度、不同栽荷下纳米间隙中环境友好润滑剂季戊四醇油酸酯的油膜厚度。探究了膜厚与速度、载荷、温度之间的关系，观察了薄膜润滑现象。结果表明：在对数坐标系下，膜厚与速度具有

2、一定的线性关系，在速度较高时，线性关系更强，润滑剂具有流体效应。载荷对膜厚的影响远小于速度对膜厚的影响，温度对膜厚的影响主要表现在温度越高时，润滑剂的黏度越低，润滑剂的膜厚越薄。关键词：纳米级；季戊四醇油酸酯；薄膜润滑中图分类号：THI17．2文献标志码：A文章编号：2095—509X(2015)06—0075—04纳米摩擦学作为超精密仪器与微机系统发展法相对光强原理对点接触中心润滑膜膜厚进行了的基础，近年来受到越来越多的关注。自Reynolds测量，分析了流体润滑膜失效的现象；Yu利用相移提出流体动压润滑理论后，相继出现了流体润滑、成像椭偏仪(phase—shiftimagingel

3、lipsometer)对硅弹流润滑、边界润滑以及干摩擦理论。薄膜润滑是基片上SiO的膜厚进行测量，得到了其膜厚分布；一种介于弹流润滑与边界润滑的独立润滑状态，它Xiao等运用相对光强法测量了高接触压力下离的出现极大地填补了弹流润滑与边界润滑的空白，子液体的膜厚，结果显示：烷基链长的离子液体，形丰富了润滑理论体系。随着润滑膜厚度的变化，润成的润滑薄膜较厚。滑剂的状态也可能跟着变化，润滑剂的黏度特性、在工业生产中，大多数润滑剂都是含有各种添流体特性、尺寸效应与其膜厚有着密切的联系，因加剂的矿物油、油脂、液压油，这些产品通常不易生此对润滑剂膜厚进行测量，对于揭示润滑剂流体规物降解，且具有毒性

4、，会对环境造成一定的污染。律具有重要的意义。季戊四醇油酸酯(pentaerythritololeate)作为一种环在重载、低速、高温以及低黏度介质的点接触、境友好型润滑剂，具有良好的稳定性，不易挥发，易线接触摩擦副中，润滑膜的厚度通常只有几纳米到降解，是2l世纪热门的研究课题。几十纳米。目前，纳米级润滑膜特性研究的方法主l薄膜润滑机理要包括数值计算、分子动力学模拟以及实验研究[1]。Liang等[4提出了科迪一洛伦兹模型，通流体润滑、弹流润滑的理论基础在于黏性流体过改进的遗传算法在有限范围内对其进行搜索，测动力学，而薄膜润滑是从原子与分子的结构出发，得了铜酞菁(copperphthal

5、ocyanine)与C60混合物的研究纳米尺度下表面与界面分子层的摩擦学行为，其理论基础主要是表面物理学与表面化学。表1薄膜厚度；曾凡林等采用分子动力学模拟了正给出了几种润滑状态的基本特征。十六烷的薄膜润滑，结果表明：在各种剪切速率下，表1几种润滑状态的基本特征正十六烷都会发生层间滑移现象。一直以来，光学法由于具有灵敏度高、操作简便、测量误差小等特点，广泛用于润滑剂薄膜厚度的测量。Johnston等6改进了楔形垫层光干涉法，结合光谱分析，提出了“超薄膜润滑”概念；雒建斌等采用光干涉收稿日期：2015—03—16基金项目：国家自然科学基金资助项目(51175085)作者简介：蔡发达(19

6、89一)，男，福建厦门人，福州大学硕士研究生，主要研究方向为摩擦学。·75·2015年第44卷机械设计与制造工程对于薄膜润滑，雒建斌提出了一种润滑薄膜的最大值，一与最小值，m由最大值，与最小值物理模型，即润滑膜除了流体膜与吸附膜外，还存，m即可求出光束1与光束2的光强，。，，2。在着兼具流体膜与吸附膜两者性质的有序分子层。，1=，m“+，min+2^／／，Ⅲ“，minf2)它与弹流润滑的区别在于：由于剪切诱导与固体表，2=，一+，i一2~／，m，mi面的吸附作用，使得润滑分子有序排列，形成有序求出J。，，2后，可得分子层，具有尺寸效应。而它与边界润滑的区别在于当膜厚达到一定值后，润滑剂

7、具有流动性。h(arccosI一)2，一(，max+，mj)—2实验2．1试验条件由式(1)可知，当膜厚为零时，有试验采用NGY一2型纳米级膜厚测量仪，膜厚arccosIo方向分辨率0．5nm，钢球直径12mm，玻璃盘直径2，0一(，一+，i)64mm，润滑剂为浙江省衢州市威达润滑油厂提供‘，一一，mi)的牌号为32的季戊四醇油酸酯。式中：，n为无润滑膜时，测量点处的光强。因此，2．2实验原理最后可到膜厚的计算公式：如图1所示，钢球对玻璃盘加载