原位制备CaCO_(3)微纳米流体及摩擦学性能研究

选用菜籽油、失水山梨糖醇脂肪酸酯(Span 80)、壬基酚聚氧乙烯醚(TX-7)、正丁醇制备W/O型微乳液,并将其作为微反应器原位合成CaCO_(3)微纳米粒子。对CaCO_(3)粒子形貌的表征表明,随含水量增加,CaCO_(3)粒子由球形转变为梭形薄片状,CaCO_(3)粒子尺寸也可受含水量控制。通过四球摩擦磨损试验机评价CaCO_(3)微纳米流体的摩擦学性能,结果表明,该微乳液体系相较于基础油的摩擦因数降低了约55.74%,CaCO_(3)粒子使微乳液P_(B)值提高了约10.88%,摩擦面粗糙度降低了约16.01%。在摩擦过程中,胶团在表面活性剂的作用下平行吸附于摩擦面且易于剪切,实现优异的减摩效果;梭形薄片状的CaCO_(3)微纳米粒子可以抑制表面微凸体之间的直接接触,减少黏着磨损与磨粒磨损,从而发挥极压作用并显著改善表面质量。

铝材轧制油摩擦学特征及表面吸附行为的分子结构依赖性

基于试验研究和理论计算从宏观和微观尺度揭示了分子结构对铝材轧制基础油摩擦学性能和铝表面吸附行为的影响。研究分别以异构烷烃煤制油(CTL)和正构烷烃白油(D100)为基础油,制备含不同浓度亚磷酸二丁酯(DP)的铝材轧制油,并采用四球摩擦磨损试验表征其摩擦学性能;基于量子化学计算和分子动力学模拟研究CTL、D100和DP的分子结构特征、吸附反应活性及在铝表面的吸附行为。结果表明:对于理化性能相近的CTL与D100,CTL的油膜强度(88 N)低于D100的(98 N),但CTL对DP极压剂的敏感性更好。在同等DP浓度下,以CTL为基础油时,铝材轧制油具有更高的油膜强度,最大值为1050 N;而以D100为基础油时,油膜强度仅为981 N。理论研究表明:CTL和D100分子的最高占据轨道(HOMO)分布相同,均分布于整个分子碳链,但二者的最低空轨道(LUMO)分布不同,前者位于分子支链侧末端,而后者位于分子中心。CTL和D100分子均具有稳定的化学结构,且二者化学稳定性的差异较小;CTL和DP分子具有协同吸附作用,二者复配能显著促进轧制油体系在铝表面的吸附,并提高吸附膜稳定性。

煤制油作为铝冷轧基础油的表面润滑与吸附机理

为对比研究煤制异构烷烃油(CTL)和传统白油(D100)作为铝冷轧基础油的摩擦学性能和表面吸附机理,分别以CTL和D100为基础油,制备含不同质量分数十二烷醇(DDL)的铝冷轧轧制油,采用四球摩擦磨损试验表征其摩擦学性能;同时,采用量子化学计算和分子动力学模拟,研究CTL、D100、DDL分子的前线轨道分布及CTL+DDL和D100+DDL 2种体系在铝表面的吸附与相互作用机理。结果表明:CTL的油膜强度(88 N)低于D100(98 N),但其摩擦学性能对DDL的加入更加敏感,当DDL质量分数为6%时,CTL为基础油的铝冷轧轧制油油膜强度为334 N,而以D100为基础油的铝冷轧轧制油油膜强度仅为304 N。当添加剂含量相同时,含CTL的铝冷轧轧制油具有更低的摩擦系数和磨斑直径。理论研究表明:D100分子HOMO和LUMO分布于整个分子主链,CTL分子HOMO位于整个分子主链,但其LUMO分布与DDL分子相似,均位于分子链末端。因而CTL分子与DDL分子具有显著的协同吸附作用,DDL能够促进CTL分子在铝表面形成厚度1.32 nm的分子膜。

5182铝合金板带轧后表面白斑磨损缺陷分析

针对5182铝合金冷轧后出现的白斑缺陷进行机理研究,采用白光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪等手段对冷轧板带白斑缺陷与热轧板来料进行形貌表征与成分分析。实验结果表明,白斑缺陷是冷轧和热轧工艺润滑不良共同作用的结果,热轧发生粘铝造成表面粗糙化并遗传到冷轧工序,在大压下率的冷轧过程中,因润滑不足而产生黏着磨损和磨粒磨损,进一步加剧金属粗糙化,造成表面失去光泽,宏观上形成表面白斑磨损缺陷。通过加强铝粉过滤并提高热精轧乳化液的浓度与冷轧轧制油的粘度,热轧板轧后表面未发现磨屑、粘着磨损以及裂纹等缺陷,冷轧铝带表面色泽均匀,未出现白斑缺陷。