硅酸盐粉体作为添加剂对金属摩擦副磨损特性影响的研究

摘要

金属磨损自修复技术是一项具有创新性的表面工程领域新技术。这项技术可以显著改善接触和摩擦表面的物理-化学和力学性能；选择性地补偿磨损表面，降低机械损耗；可对各种机器的金属磨损表面进行不拆卸的原位修复，使摩擦振动显著降低，从而降低能耗和大幅度地延长装备的使用寿命。本文对自修复剂的热处理、制备、在润滑油中的悬浮性、金属磨损自修复技术的机理及适宜条件以及自修复材料在有色金属上的抗磨减摩性能进行了系统的研究，得出主要结论如下： 1.使用Dmax-3A型衍射仪对经不同温度热处理的蛇纹石进行衍射分析，结果表明：在780℃煅烧后，蛇纹石发生相变，生成了镁橄榄石及顽火辉石，其化学反应式为：M踟Si2O5(OH)4→Mg2SiO4+MgSiO3+2H2O。 2.使用行星式球磨机在不同条件下制备蛇纹石粉体，用不同的表面改性剂对蛇纹石微细粉体在润滑油中的分散性进行研究。得出了制备蛇纹石微细粉体最佳条件使用质量百分比为1％的油酸可以很好地使蛇纹石微细粉体分散于润滑油中。 3.借助扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDXP)研究了在球磨时钢球表面及在MM200试验机上455＃钢环表面上成膜过程及成膜机理，同时利用MM200试验机对金属摩擦副之间在不同试验条件下的成膜特性进行了系统的研究。根据试验结果分析成膜机理，一是羟基硅酸镁属1：1型三八面体层状结构，片层之间易于滑动，可以在磨损的犁沟处沿金属表面铺展；二是羟基硅酸镁存在许多活性基团，可以在摩擦产生的新鲜金属表面发生反应，从而在金属摩擦副表面生成金属磨损自修复膜；蛇纹石微细粉粒在润滑油中的含量为2％时较为适宜；在润滑油中添加碳粉能更好的减小摩擦副之间的摩擦，但不能对形成金属保护膜起到催化作用；金属保护膜随着摩擦副之间作用载荷的增大而形成得更加完好。 4.在含有蛇纹石粉的水中对金属铝块进行处理，对处理后的铝块进行摩擦磨损性能试验时，发现表面膜具有很好的抗磨减摩性能。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1概述

1.2现有减小摩擦磨损的方法

1.3金属磨损自修复技术简介

1.3.1金属磨损自修复技术的产生

1.3.2金属磨损自修复技术的特点

1.3.3金属磨损自修复技术的理论研究现状

1.3.4金属磨损自修复技术的功效

1.3.5金属磨损自修复技术的工程定位

1.3.6金属磨损自修复技术的优点及存在的问题

1.4本文研究的内容和意义

1.4.1研究的内容

1.4.2研究的意义

第2章自修复材料的结构、性质及热处理研究

2.1蛇纹石的结构及组成

2.2蛇纹石的物理性质

2.3化学成分与化学性质

2.4蛇纹石在常压下热处理研究

2.4.1试验部分

2.4.2试验结果及讨论分析

2.5 小结

第3章自修复材料粉体的制备及粉体在润滑油中分散性的研究

3.1微细粉体的特性及现有的制造方法

3.1.1超细粉体的分类标准

3.1.2超细粉体的特性

3.1.3目前超细粉体的制备方法

3.2本研究中蛇纹石粉体的制备

3.2.1本研究所用的方法及所用设备简介

3.2.2本研究中制备蛇纹石粉体的试验

3.3蛇纹石粉体在润滑油中的分散性研究

3.3.1微细粉体在润滑油中易于沉降的原因

3.3.2目前得到广泛应用的几种表面改性剂

3.3.3本研究进行的分散性试验

3.4小结

第4章 添加剂在金属摩擦副表面的成膜过程及成膜原理研究

4.1概述

4.2试验部分

4.2.1试验材料及设备

4.2.2分析仪器

4.2.3试验过程

4.3试验结果与讨论

4.3.1金属摩擦副磨损表面膜成膜过程的研究

4.3.2自修复材料在球磨过程中在钢球磨损表面成膜的研究

4.3.3摩擦磨损过程中自修复材料在45#钢磨损表面成膜的研究

4.4小结

第5章添加剂在表面成膜影响因素的研究

5.1概述

5.2试验部分

5.2.1试验材料及设备

5.2.2分析仪器

5.2.3试验过程

5.3试验结果与讨论

5.3.1不同载荷对自修复膜成膜影响

5.3.2润滑油中添加剂不同含量对自修复膜成膜影响

5.3.3在自修复材料中加即入碳粉对金属磨损自修复膜的影响

5.4小结

第6章蛇纹石粉在铝块上成膜及其摩擦磨损特性研究

6.1试验部分

6.1.1原料及设备

6.1.2试验过程

6.2铝及铝膜摩擦磨损结果及其特性分析

6.2.1铝成膜表面及剖面SEM图

6.2.2摩擦磨损对比试验研究

5.2.3铝块表面膜成分分析

6.3小结

结 论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

研究生履历