边界润滑条件下碳烟对摩擦反应膜机械性能的影响及其磨损机理研究

摘要

因燃油不完全燃烧而产生的碳烟会加剧发动机中活塞环/缸套摩擦副的磨损，降低发动机的使用寿命。尤其当活塞处于上、下止点时，这对摩擦副处于混合或边界润滑状态，碳烟所造成的磨损就更为严重。要解决这一问题，就必须探明碳烟对摩擦反应膜的影响，因为摩擦反应膜在很大程度上决定了处于混合或边界润滑状态下的摩擦副的摩擦学性能。本学位论文在不同实验条件下对含ZDDP（二烷基二硫代磷酸锌）和不同含量碳烟的液体石蜡进行了摩擦学实验，借助现代表面分析设备分别对摩擦表面的形貌、ZDDP摩擦反应膜的分布状态以及摩擦表面的力学性能进行了表征与分析，为研究碳烟的磨损机理提供了新的方法。
　　研究了摩擦反应膜的机械性能随碳烟含量的变化。结果表明:随着碳烟含量的增加，摩擦表面ZDDP摩擦反应膜的厚度减小，在摩擦表面的覆盖率以指数形式降低;摩擦表面的硬度H降低，弹性模量E升高，平均H/E值以指数形式降低，且平均H/E值与ZDDP摩擦反应膜覆盖率呈线性关系。
　　分别研究了未添加和添加3％碳烟时摩擦反应膜的机械性能随摩擦时间的变化。结果表明:随着摩擦时间的增加，不添加碳烟时的ZDDP摩擦反应膜厚度增加，摩擦表面的硬度H增大，弹性模量E稳定在170 GPa左右，平均H/E值增加;添加3％碳烟时的ZDDP摩擦反应膜厚度均匀性降低，摩擦表面的硬度H和弹性模量E出现波动，平均H/E值变化较乱;相对摩擦反应膜覆盖率和相对H/E值同步降低。
　　分别研究了未添加和添加3％碳烟时摩擦反应膜的机械性能随载荷的变化。结果表明:随着载荷的增加，未添加碳烟时的ZDDP摩擦反应膜厚度先增大再减小，摩擦表面的硬度H先增加再降低，弹性模量E稳定，平均H/E值先增加再降低;添加3％碳烟时的ZDDP摩擦反应膜厚度降低，摩擦表面的硬度H先增加再降低，弹性模量E稳定，平均H/E值先增加再降低;相对摩擦反应膜覆盖率线以线性形式降低，相对H/E值先降低再升高。
　　碳烟的磨损机理归于碳烟的磨粒磨损作用会将摩擦反应膜刮离摩擦表面，降低摩擦反应膜对基体的保护作用，进而使摩擦表面的力学性能降低，摩擦副的减摩抗磨性能由此减弱。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 摩擦反应膜

1．2．1 摩擦反应膜的生成

1．2．2 摩擦反应膜的减摩抗磨机理研究之化学方法

1．2．3 摩擦反应膜的减摩抗磨机理研究之力学方法

1．3 碳烟

1．3．1 碳烟的形成

1．3．2 碳烟摩擦学特性研究

1．4 本文研究内容及意义

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究意义

第二章 碳烟含量对摩擦反应膜的影响

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试验材料

2．2．2 试验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 摩擦磨损试验结果

2．3．2 摩擦表面形貌分析

2．3．3 摩擦表面摩擦反应膜的分布

2．3．4 摩擦表面的力学性能

2．4 本章小结

第三章 碳烟对摩擦反应膜的影响随摩擦时间的变化

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试验材料

3．2．2 试验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 摩擦磨损试验结果

3．3．2 摩擦表面形貌分析

3．3．3 摩擦表面摩擦反应膜的分布

3．3．4 摩擦表面的力学性能

3．4 本章小结

第四章 碳烟对摩擦反应膜的影响随载荷的变化

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试验材料

4．2．2 试验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 摩擦磨损试验结果

4．3．2 摩擦表面形貌分析

4．3．3 摩擦表面摩擦反应膜的分布

4．3．4 摩擦表面的力学性能

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况