固体颗粒在复合钛基脂中的润滑行为研究

摘要

润滑脂广泛应用于各种机械设备，对维护机械正常运转和延长机械设备使用寿命有十分重要的作用。随着我国工业化水平不断提高，对润滑脂高低温性能的要求也不断提高。由于纳米级固体微粒作为添加剂在润滑剂中表现出优良的摩擦学性能，因此研究纳米级固体微粒添加剂来改善润滑脂的减摩抗磨性能具有重要的理论意义和实用价值。
　　本文研究了固体颗粒粒径变化对钛基脂为基础脂润滑的钢球摩擦副的高低温摩擦学性能的影响，试验在四球摩擦磨损试验机上进行。试验采用了3种纳米级固体颗粒添加剂，即选 PTFE、碳酸钙和石墨微粒，测试37种配方的摩擦磨损性能。结果表明，颗粒粒径变化导致润滑机理的变化，并且颗粒添加量对摩擦学性能有明显影响：纳米级颗粒均有良好的减摩抗磨性能，亚微米和微米颗粒因为润滑机理不同而导致性能各异。亚微米 PTFE和微米碳酸钙具有良好的高温摩擦学性能，微米石墨具有优良的中低温摩擦学性能。
　　利用SEM、EDAX和XPS观察与分析磨斑表面形貌、化学成分及化合态，初步揭示了不同材料的纳米、亚微米、微米颗粒在钛基脂中的作用机理。纳米 PTFE微粒通过生成金属氟化物、微粒修复作用和形成物理边界膜，亚微米 PTFE通过滚动体作用。微米 PTFE在摩擦副间发生变形而阻碍摩擦表面相对运动。碳酸钙的减摩抗磨机理是在表面形成化学反应转移修复膜，不同粒径同时发挥不同的协同作用，因而保护了固体表面，提高了润滑脂的耐磨性。微米石墨通过形成沉积层并发生理解作用，降低摩擦磨损；纳米和亚微米级石墨纳微粒失去了层片滑移的减摩机理，但是纳米石墨依然起到修复作用和形成物理边界膜作用，而亚微米石墨则无法起到减摩抗磨作用。

目录

固体颗粒在复合钛基脂中的润滑行为研究

RESEARCH ON LUBRICATION MECHNISMSOF TITANIUM GREASE WITH SOLID PARTICLE

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题来源

1.2研究目的和意义

1.3国内外在该方向的研究现状及分析

1.3.1高温肽基润滑脂的发展及高温添加剂

1.3.2含纳米添加剂的润滑脂的研究现状

1.4本课题的主要内容

第2章摩擦磨损试验设计

2.1摩擦磨损试验与固体颗粒分散设备

2.1.1固体颗粒分散设备

2.1.2摩擦磨损试验设备

2.2钛基润滑脂的制备和固体颗粒的选择

2.2.1试验用钛基润滑脂的制备

2.2.2不同粒径固体颗粒的选择

2.3摩擦学性能试验方案和润滑行为分析方法

2.3.1常温及高温摩擦性能试验方案

2.3.2摩擦磨损试验数据处理方法

2.3.3摩擦磨损试验数据分析方法

2.3.4润滑行为研究方法

2.4本章小结

第3章固体颗粒对钛基脂摩擦学性能试验

3.1纯脂的摩擦磨损试验

3.2PTFE的摩擦磨损试验

3.2.1纳米PTFE的摩擦磨损试验

3.2.2亚微米PTFE的摩擦磨损试验

3.2.3微米PTFE的摩擦磨损试验

3.2.4PTFE各粒径的摩擦学性能比较

3.3碳酸钙的摩擦磨损试验

3.3.1纳米碳酸钙的摩擦磨损试验

3.3.2亚微米碳酸钙的摩擦磨损试验

3.3.3微米碳酸钙的摩擦磨损试验

3.3.4碳酸钙各粒径的摩擦学性能比较

3.4石墨的摩擦磨损试验

3.4.1纳米石墨的摩擦磨损试验

3.4.2亚微米石墨的摩擦磨损试验

3.4.3微米石墨的摩擦磨损试验

3.4.4石墨各粒径的摩擦学性能比较

3.5理化性能测试与分析

3.6固体微粒高温试验

3.6.1PTFE的高温摩擦磨损试验

3.6.2碳酸钙的高温摩擦磨损试验

3.6.3石墨的高温摩擦磨损试验

3.7本章小结

第4章固体颗粒对钛基脂润滑行为研究

4.1纯脂的SEM分析

4.2PTFE的润滑行为

4.2.1纳米PTFE的XPS能谱分析

4.2.2纳米PTFE的SEM及能谱分析

4.2.3亚微米PTFE的SEM及能谱分析

4.2.4微米PTFE的SEM及能谱分析

4.3碳酸钙的自修复润滑行为

4.3.1纳米碳酸钙XPS能谱分析

4.3.2纳米碳酸钙的SEM及能谱分析

4.3.3亚微米碳酸钙的SEM及能谱分析

4.3.4微米碳酸钙的SEM及能谱分析

4.4石墨的润滑行为

4.4.1纳米石墨的XPS能谱分析

4.4.2纳米石墨SEM及能谱分析

4.4.3亚微米石墨SEM及能谱分析

4.4.4微米石墨SEM及能谱分析

4.5不同种类固体颗粒高温性能分析

4.6本章小结

结论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢