基于蛇纹石与二氧化硅复合粉体润滑油添加剂的性能研究

摘要

以天然蛇纹石与二氧化硅粉体按一定比例配成的复合粉体作润滑油添加剂具有明显的减摩抗磨性能，在实际应用中能够增加机器的使用寿命。本文研究了该复合粉体在点接触与线接触条件下，不同转速，载荷，润滑油种类，粉体含量以及油酸介入等试验变量对其摩擦学性能的影响，得出了以下主要结论:
　　1.复合粉体与天然蛇纹石粉体作润滑油添加剂相比，具有更为优异的摩擦学性能。无论线接触试验还是点接触试验复合粉体都能够起到减摩抗磨的作用。而天然蛇纹石粉体的减摩抗磨效果受到工况等条件的限制，在一定条件下反而会增大摩擦系数，加剧磨损。
　　2.不同的载体油粘度，添加剂微量元素对复合粉体在其中的减摩抗磨作用也会有不同的影响。根据以上试验结果，在CD50柴油机油、75W/90齿轮油与150SN基础油中，复合粉体作添加剂在CD50柴油机油中的减摩抗磨效果最好。
　　3.复合粉体良好摩擦学性能的表现需要一定的外部条件促使粉体中蛇纹石的裂解与成膜反应，但如果超出一定的界限，复合粉体中的二氧化硅作为磨粒磨损的负面影响会大于蛇纹石的减摩抗磨效果，使得摩擦系数上升，磨损加剧。在载荷、转速与润滑油粘度使润滑过程处于接近边界润滑的弹流润滑状态时，复合粉体的减摩抗磨效果最为明显。
　　4.复合粉体与油酸混合加入基础油中具有更好的减摩抗磨效果。利用SEM扫描电镜分析了磨斑表面形貌，并用EDAX对磨斑表面元素进行分析。结果表明:复合粉体与油酸混合后能够在摩擦副表面形成含有Si，Mg元素的修复膜，O元素含量也相对较高，而单独的复合粉体在摩擦过程中不能成膜。
　　本文旨在探索复合粉体的摩擦学性能以及找到其作润滑油添加剂实现减摩抗磨性能的试验条件，对实际应用有重要的作用。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 润滑油及其添加剂

1．2 微纳米材料作润滑油添加剂

1．2．1 微纳米材料添加剂概述

1．2．2 微纳米润滑油添加剂的种类

1．3 蛇纹石微纳米粒子作润滑油添加剂

1．3．1 蛇纹石的化学结构

1．3．2 蛇纹石作润滑油添加剂的摩擦学性能

1．3．3 国内外研究进展

1．4 课题研究价值与意义

1．5 本课题的主要工作

2 摩擦磨损试验设计

2．1 概述

2．2 试验材料

2．2．1 润滑油种类选取

2．2．2 基体材料选取

2．2．3 蛇纹石粉体的制备

2．2．4 二氧化硅粉体选取

2．3 试验设计

2．3．1 M2000环块试验

2．3．2 四球摩擦磨损试验

2．3．3 SEM扫描电子显微镜

2．3．4 白光干涉三维表面形貌仪

2．4 试验设计的理论基础

2．5 试验条件设计

3 蛇纹石与复合粉体的减摩抗磨性能研究

3．1 概述

3．2 复合粉体与蛇纹石环块对比试验

3．3 复合粉体与蛇纹石四球对比试验

3．4 复合粉体含量对其摩擦学性能影响

3．5 复合粉体中二氧化硅含量对其摩擦学性能影响

3．6 二氧化硅在复合粉体中的作用机理分析

3．7 摩擦副表面成膜探索与分析

3．8 小结

4 复合粉体在不同润滑条件下的减摩抗磨性能研究

4．1 概述

4．2 载体油对复合粉体摩擦学性能影响

4．2．1 150SN基础油对复合粉体摩擦学性能影响

4．2．2 75W／90齿轮油对复合粉体摩擦学性能影响

4．2．3 CD50柴油机油对复合粉体摩擦学性能影晌

4．2．4 小结

4．3 载荷对复合粉体摩擦学性能研究

4．3．1 500N摩擦磨损试验

4．3．2 800N摩擦磨损试验

4．3．3 1000N摩擦磨损试验

4．3．4 小结

4．4 转速对复合粉体摩擦学性能影响

4．5 stribeck理论对复合粉体减摩抗磨效果的解释

4．6 摩擦磨损试验停机与机器振动探索

4．6．1 停机对摩擦系数突变的影响

4．6．2 复合粉体对机器振动的影响

4．7 小结

5 油酸对复合粉体摩擦学性能的影响

5．1 概述

5．2 油酸／复合粉体协同做润滑油添加剂性能研究

5．3 油酸含量对复合粉体摩擦学性能的影响

5．4 油酸与复合粉体协同环块试验

5．5 修复膜的形成与油酸在复合粉体中的作用分析

5．6 小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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