纳米金属粒子润滑油添加剂的研究

摘要

摩擦和磨损损失了世界一次能源的50％以上，而润滑则是减少摩擦和磨损的有力措施。润滑油添加剂很大程度上决定了润滑材料的使用性能，设计合理的润滑油品可以达到机械及零部件减摩抗磨的要求。由于纳米级粒子具有一系列优异的物理、化学及表面和界面性质，近年来成为了润滑油添加剂的一个新的选择。国内外研究已经表明，将经过表面修饰的一些纳米级粒子加入润滑油后，可以明显地提高润滑油的减摩抗磨性能。虽然目前国内外在纳米添加剂用于改善润滑油性能的研究方面已取得了一些进展，但由于纳米粒子的制备和表面修饰技术还不够成熟，对其改善润滑性能的机理和节能应用研究也不够系统，因此，限制了纳米粒子在润滑油中的应用。 本文在广泛参考国内外相关研究文献的基础上，采用化学法制备了纳米镍和纳米铜粒子；使用油酸对制备的纳米镍粒子和纳米铜粒子进行了表面改性，得出了纳米镍粒子表面改性的最佳温度为65℃、最佳用量为0.75％、最佳表面改性时间为2.5h；纳米铜粒子表面改性的最佳温度为60℃、最佳用量为0.5％、最佳表面改性时间为2h。通过XRD和SEM对其进行表征，结果证明，本实验所制备的纳米镍粒子和纳米铜粒子为面心立方结构，其平均粒径分别为40nm和20nm。配制含有不同的质量浓度的纳米镍粒子和纳米铜粒子的F4008船用系统油油样，分别在不同载荷下进行摩擦试验，测定实验后的摩擦系数以及试样前后重量差与浓度的变化关系，得出了纳米铜粒子和纳米镍粒子的最佳质量浓度分别为0.4％～0.6％，0.9％～1.1％。以F4008船用系统油为基础油，配制纳米铜粒子含量为0.5％，纳米镍粒子含量为1.0％的润滑油，分别在不同载荷下进行摩擦磨损实验，通过测定摩擦系数以及样前后重量差，分析了纳米镍和纳米铜粒子添加剂显示出的优越的减摩抗磨性能，特别是当载荷增加到500N时，纳米镍和纳米铜粒子的摩擦系数、和磨损量各曲线的斜率趋近于零，表明纳米镍和纳米铜粒子在较高载荷下减摩抗磨效果更加明显。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1前言

1.2文献综述

1.2.1纳米材料的定义及发展

1.2.2纳米润滑油添加剂的发展及研究现状

1.2.3纳米粒子的润滑机理

1.3纳米金属粒子润滑油添加剂简介

1.4纳米金属粒子的特性

1.4.1熔点降低

1.4.2硬度增加、抗断裂应力提高

1.5纳米金属粒子制备方法简介

1.5.1气相法

1.5.2液相法

1.5.3机械合金法

1.6纳米材料作为润滑油添加剂有待解决的问题

1.7本课题选题的依据与意义

1.8本课题的研究内容及所采取的技术路线

第2章纳米镍粒子的制备及表征

2.1纳米镍粒子制备方法概述

2.1.1实验部分

2.1.2实验分析与讨论

2.1.3纳米镍粒子的表面改性及分析

2.2纳米镍粒子的表征

2.2.1纳米镍粒子的X射线衍射表征(XRD)

2.2.2纳米镍粒子的扫描电镜表征(SEM)

2.3本章小结

第3章纳米铜粒子的制备及表征

3.1纳米铜粒子的制备方法概述

3.1.1实验部分

3.1.2实验分析与讨论

3.1.3纳米铜粒子的表面改性及分析

3.2纳米铜粒子的表征

3.2.1纳米铜粒子的X射线衍射表征(XRD)

3.2.2纳米铜粒子的扫描电镜表征(SEM)

3.3本章小结

第4章纳米镍、铜粒子作为润滑油添加剂的性能研究

4.1实验设备与方法

4.2结果及分析

4.2.1最佳浓度的确定

4.2.2减摩抗磨性能的研究

4.2.3减摩抗磨机理分析

4.3本章小结

第5章结论与展望

5.1本文结论

5.2本课题展望

参考文献

致 谢