系列烷基多硫化物形成的摩擦膜和热膜的XANES分析

采用X射线吸收精细结构光谱(XANES)对不同硫含量的系列烷基多硫化物与钢表面在70℃和150℃反应的热膜以及摩擦膜进行了分析.结果表明,在70℃和150℃下生成的热膜的主要成分是FeSO4或Fe2(SO4)3,温度的升高会增大生成的热膜厚度;生成的摩擦膜成分主要是铁的硫酸盐、二硫化铁和亚砜的混合物.添加剂分子中硫含量的提高可以增大生成的热膜和摩擦膜的厚度.

含酯基苯并噻唑衍生物的摩擦膜及热膜化学结构

制备了两种苯并噻唑衍生物2-苯并噻唑基-巯基硫代乙酸正辛酯(MBTT)和2-苯并噻唑基-巯基乙酸正辛酯(MBTA),并用元素分析和核磁共振谱表征其分子结构.用X光吸收近边结构谱(X-ray absorption near edge structure,XANES)全面地分析了杂环化合物在矿物油和菜籽油中所形成的摩擦膜和热膜的化学态.分析结果表明,在矿物油中,添加剂MBTT和MBTA摩擦反应生成的摩擦膜主要由FeS2组成,而菜籽油中,两种添加剂摩擦反应生成的摩擦膜由FeSO4组成;在两种基础油中,两种添加剂生成的热膜都是由FeSO4组成的.

过碱烷基酚钙与二烷基二硫代磷酸锌复配形成摩擦膜的表征

利用X射线吸收精细结构光谱(XANES)研究了过碱硫化烷基酚钙与二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)复配使用时对ZDDP形成摩擦膜的表面化学行为的影响,并提出了其和ZDDP的相互作用机制.结果表明,在ZDDP中加入过碱硫化烷基酚钙后完全改变了ZDDP单独使用时形成摩擦膜的结构,摩擦膜中含有一定数量的钙离子,其结构以磷酸钙为主;对较高碱值的过碱硫化烷基酚钙,在高浓度下使用时,在摩擦膜形成的同时观测到碳酸钙颗粒的沉积.此外,ZDDP和过碱硫化烷基酚钙共同使用时形成的摩擦膜厚度减小.摩擦膜特性的改变是ZDDP和过碱硫化烷基酚钙复配体系抗磨性能变差的主要原因.

制动摩擦机理与摩擦膜的关联性

摩擦制动是交通车辆和机械设备等正常工作和安全运行的保障,因此,制动用摩擦材料的摩擦学性能研究已成为当今重要的研究课题。主要介绍了树脂基摩擦材料与摩擦配副的摩擦学机理,总结并分析了摩擦界面摩擦膜形成的影响规律和机理,讨论了摩擦界面的接触行为对摩擦膜的形成机理。在摩擦过程中,摩擦膜对摩擦材料的磨损和摩擦稳定性具有重要的作用,因此,摩擦膜的结构和性能是影响摩擦系统的安全和稳定的关键因素。由目前研究结果可知,后期应重点关注新型绿色树脂粘结剂和填料的研发、摩擦界面形成摩擦膜深度表征及摩擦材料结构的优化设计。

摩擦膜特征对陶瓷增强酚醛树脂基材料摩擦性能影响

针对目前对于摩擦膜物理特征与材料摩擦性能之间关系的研究较少的情况,选用大尺寸石英颗粒与酚醛树脂基体进行复合,利用销–盘式摩擦试验机对其摩擦磨损性能进行测试。摩擦结束后,采用纳米/微米压痕法表征颗粒表面摩擦膜的力学特性,并通过扫描电子显微镜观察摩擦膜微观形貌。测试结果显示,酚醛树脂粘结剂在21.9%~29.4%时,摩擦系数随树脂基体粘结剂含量增加而减小,这是由于摩擦膜强度逐渐降低,导致粘着摩擦力减小。另外,酚醛树脂基摩擦材料抗热衰退性与摩擦膜厚度成反比,这是由于有机粘结剂在高温下热降解对摩擦膜稳定性不利。陶瓷颗粒具有较高硬度,使得材料具有良好耐磨性。

抗磨添加剂ZDDP在聚α-烯烃基础油中摩擦学性能的研究

为了研究二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)在润滑剂中的抗磨机理以及润滑成膜能力,利用四球摩擦磨损试验机分析了ZDDP对聚α-烯烃(PAO10)基础油摩擦磨损性能的影响,采用电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对摩擦副磨斑表面形貌以及化学元素进行表征;利用原子力显微镜(AFM)对ZDDP热反应膜进行三维形貌扫描并测量其粗糙度,分析了热膜厚度与表面粗糙度之间的关系;采用球-盘点接触光干涉油膜厚度试验台,研究了ZDDP对PAO10润滑成膜性能的影响.结果显示,ZDDP在摩擦副表面形成的摩擦反应膜具有较好的抗磨性;摩擦膜的存在改变了接触区的形貌和磨斑表面粗糙度,对润滑剂卷吸到接触区产生了影响,表现出高摩擦特性;根据稳态下ZDDP热反应膜厚度与其表面粗糙度的关系,分析了摩擦膜中的摩擦化学作用机制.充分供油条件下,ZDDP形成的吸附膜对油膜厚度的影响不大,限量供油条件下,吸附膜的存在增加了接触区的油膜厚度,有效缓解了乏油状况.

改性硅胶作为PAO-10润滑添加剂摩擦学性能研究

目的合成4种改性硅胶,并将其作为PAO-10的润滑油添加剂,考察其摩擦学性能,并对润滑机理进行分析。方法采用棕榈酰氯对不同目数的普通硅胶进行改性,形成长烃链酰胺官能团,并通过傅里叶红外光谱仪对其结构进行确认。进一步通过摩擦磨损试验机和三维轮廓仪对润滑体系的摩擦学性能进行表征,采用接触角、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对润滑机理进行研究。结果该系列改性硅胶添加剂极大改善了PAO-10的摩擦学性能。当向PAO-10中添加1.0%的改性硅胶S_(200~300)PMAD后,PAO-10的摩擦系数降低了60%,磨损体积降低了74%。结论摩擦副表面形成一定厚度的物理吸附膜层和含Fe_(2)O_(3)的化学反应膜层,二者共同提升了润滑体系的摩擦学性能,改性硅胶上附着的烷基链和活性杂原子是形成该保护膜的重要原因。

含氮杂环润滑油添加剂抗摩擦和膜化学性能

制备了N-二异辛基-2-苯并噻唑次磺酰胺(DIMB)和2-硫酮-苯并噻唑-3-甲基-巯基乙酸异辛酯(MBES)两种含氮杂环抗磨添加剂,用SRV型高温摩擦磨损试验机评价它们在Ⅲ类基础油中的抗磨减摩性能,对它们在不同条件下形成的摩擦膜进行X射线吸收精细结构光谱(XANES)分析,用原子力显微镜(AFM)分析摩擦膜的表面形貌.结果表明,添加剂DIMB和MBES具有很好的抗磨性能,但没有减摩性能.XANES分析结果表明,添加剂MBES形成的摩擦膜完全由硫酸亚铁组成,而添加剂DIMB形成的摩擦膜的次表面和本体主要由二硫化铁组成,未测量到硫酸盐或硫化铁,但摩擦膜表面部分被氧化成硫酸亚铁.AFM测试结果表明,与含1.5%(w)二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)抗磨添加剂的钢块磨损表面相比较,分别含1.5%(w)DIMB和1.5%(w)MBES添加剂的钢块磨损表面出现了深而宽的“犁沟”.

两种无灰型含磷/硫润滑添加剂在菜籽油中的摩擦学性能及膜分析

以合成的两种无灰型含磷/硫化合物为润滑添加剂,以可生物降解的菜籽油作为基础油,用四球机研究了体系的抗磨减摩性能,以X射线光电子能谱(XPS)和X射线吸收精细结构光谱(XANES)对所形成的摩擦膜和热膜进行了表面分析,并初步探讨了其润滑机理.摩擦学研究结果表明,两种含磷/硫化合物作为菜籽油的润滑添加剂时,具有良好的抗磨减摩性能.XPS和XANES分析结果显示,摩擦膜和热膜主要由吸附层和反应层组成;在表面膜中,磷主要以磷酸盐或焦磷酸盐等形式存在,而硫主要以硫酸盐的形式存在.研究结果还表明,摩擦热在两种不同添加剂的摩擦膜形成过程中发挥着不同的作用.

几种有机多硫化物的摩擦膜和热膜的XANES分析

采用X射线吸收精细结构光谱(XANES)对烷基、苄基以及两种酰基有机多硫化物与钢表面反应生成的摩擦膜和热膜的化学特征进行了分析.结果表明,热氧化条件下,4种多硫化物与钢表面反应生成的热膜的主要成分是FeSO4,酰基多硫化物BOOS形成的热膜的次表面和本体中还含有少量烷基二硫化物.生成的摩擦膜中,多硫化物的结构不同呈现出不同的特征,其中烷基多硫化物最外层表面以烷基二硫化物为主,苄基多硫化物最外层表面以FeSO4为主,两者摩擦膜的次表面主要是FeSO4,FeS2和亚砜的混合物,本体是FeSO4;而两种酰基多硫化物摩擦膜的最外层表面都是以烷基二硫化物为主,次表面和本体主要是FeS2.

聚酰亚胺摩擦膜定向液晶的机理研究

液晶易受所接触基片的影响而规则取向,即所谓的定向或锚定。液晶定向技术,是制备液晶器件的关键技术之一。对液晶定向技术的研究,不仅具有重要的实用价值,而且是一个非常重要的理论问题。 通过摩擦聚酰亚胺(PI)涂覆的玻璃基片来诱导液晶排列,是目前最常用的液晶定向方式。关于摩擦膜的定向机理,一种普遍的假设是液晶分子与摩擦所造成的具有一定取向的聚合物分子间的相互作用。Barmentlo等人通过测量表面二次非线性以及光学相位延迟等方式,进一步论证了这一机制。然而,这些光学表征手段的表面分辨率低于1μm^2,因而只能提供一种宏观及平均意义上的证据。本文利用具有高表面分辨率的扫描探针技术:原子力显微术(AFM)和扫描隧道显微术(STM),从微观角度对摩擦膜定向液晶的机理进行了研究。作为比较,我们同时研究了PI Langmuir-Blodgett(LB)膜的结构及其液晶定向性能。

时速350km高速列车用铜基闸片材料的摩擦性能

闸片是高速列车制动系统的核心部件,本文设计了350 km·h^(-1)高速列车用铜基闸片材料,对闸片进行了1∶1台架实验考核,重点分析了摩擦膜的性质及闸片的摩擦磨损性能.结果表明,研制闸片不仅具有优异的摩擦系数稳定性和低的磨耗,还具有不伤盘的特点.瞬时摩擦系数和平均摩擦系数均满足TJCL/307—2019标准的要求,摩擦系数稳定性为0.0015,250~380 km·h^(-1)制动速率范围内的摩擦系数热衰退仅0.027,在380 km·h^(-1)下的平均摩擦系数仍维持在0.35,平均磨耗仅0.06 cm^(3)·MJ^(–1).闸片优异的摩擦制动性能归因于形成了高强韧、低转移速率的摩擦膜.利用大粒径摩擦组元作为外部运动障碍钉扎摩擦膜.摩擦膜中的亚微米磨屑作为摩擦膜与对偶盘的啮合点,提供摩擦阻力,以保持高速制动时的摩擦系数.添加的易氧化组元为摩擦膜源源不断提供氧化物,研磨生成的纳米氧化物作为弥散相强化摩擦膜.通过多尺度颗粒的协同增强,实现了摩擦膜的动态稳定化,赋予了闸片优异的摩擦磨损性能.

炭/炭复合材料摩擦膜的显微结构研究

用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析CVD增密和2300℃热处理炭/炭复合材料刹车片在模拟飞机正常刹车状况下的摩擦表面形貌和显微结构,研究了摩擦膜结构对摩擦磨损性能的影响。结果表明:在模拟飞机正常着陆的试验中,在炭/炭复合材料的摩擦表面形成一层低织构热解炭的摩擦膜,片层厚度约为1μm。

复合材料添加剂对改性PTFE的摩擦转移膜的形成和稳定作用

采用金属铜的微米粒子和纳米粒子作为聚四氟乙烯(以下记为:PTFE)的改性添加剂,研究了改性后PTFE的摩擦学性能和摩擦转移膜的形成和稳定性。实验揭示了金属微米粒子和纳米粒子对聚合物摩擦转移膜的形成具有不同的机制,分析表明:单独使用微米添加剂或纳米添加剂在提高PTFE复合材料的摩擦学特性方面都具有各自的优势和不足。

蛇纹石润滑油添加剂摩擦反应膜的力学特征与摩擦学性能

文中考察了变载、变速条件下表面修饰蛇纹石超细粉体作为矿物基础油添加剂的摩擦学性能,利用扫描电镜、能谱仪、纳米压痕仪等对比分析了蛇纹石添加剂形成的摩擦反应膜和基础油润滑下的磨损表面微观形貌、元素分布及微观力学性能.在此基础上,通过改变旋转滑动试验过程中的载荷/速度比,建立了基础油/摩擦反应膜和基础油/普通磨损表面润滑体系的Stribeck曲线.结果表明:蛇纹石超细粉体作为润滑油添加剂形成的摩擦反应膜具有较高的硬度和近似于金属材料的弹性模量,氧化物颗粒的嵌入进一步改善了摩擦反应膜的微区纳米力学性能,同时膜层的多孔结构可起到储油和捕获磨粒的双重作用,从而使摩擦反应膜在边界和混合润滑状态下表现出优异的摩擦学性能.

原位摩擦聚合膜磨损性能的研究

在润滑油中加入聚合剂单体，可以在摩擦过程中于摩擦表面形成原位摩擦聚合膜，不仅能提高对摩表面的抗胶合能力，而且还能明显降低摩擦和磨损，提高疲劳寿命．通过试验且用付立叶红外光谱仪和扫描电子显微镜分析观察，研究了原位摩擦聚合膜的形成及影响其形成的因素．在２００ＳＮ（４６＃）精制矿物油中添加二聚酸／司本－８０，在试球的磨痕表面有聚酯膜生成，比只用基础油润滑时的磨痕直径减小了５０％，ｐＢ值也明显提高，接触疲劳寿命几乎提高了１．４倍．

ZDDP作用下钨/钼膜的摩擦化学润滑机理研究

利用SRV高温磨损试验机考察了钨膜、钼膜以及钨-钼合金膜与ZDDP的交互作用规律,并使用XPS和SEM等表面分析技术分析摩擦反应膜的成分与化学态.结果表明:不同材料的薄膜在加入ZDDP后,其表面的摩擦系数的变化趋势与基础油润滑作用下相同,均从0.11降到0.08左右.而磨损量表现出不同的变化规律:钨膜表面的磨损量在加入ZDDP前后均保持在3.7×10-13m3左右;钼膜和钨-钼膜表面的磨损量在加入ZDDP后明显降低,而且钨-钼膜表面的磨损量降低幅度最大,达74.5%.这与不同材料表面的硬度值和生成的表面摩擦反应膜有关.

蛇纹石矿物添加剂形成摩擦反应膜的摩擦学性能研究取得进展

超细粉体润滑油添加剂得到摩擦学工作者的广泛关注，而蛇纹石天然矿物材料作为添加剂的研究更是当前热点。但目前关于蛇纹石添加剂形成摩擦学反应膜的结构、微纳力学特征，特别是膜层本身的摩擦学性能研究较少。装甲兵工程学院的于鹤龙等人考察了蛇纹石超细粉体作为矿物基础油添加剂的摩擦学性能，利用纳米压痕仪表征了摩擦反应膜的力学性能，研究了氧化物颗粒嵌入对膜微观机械性能的影响，同时建立了矿物基础油／普通磨损表面和矿物基础油／摩擦反应膜两种润滑体系的Stribeck曲线。

含硫、磷极压抗磨添加剂与CeF_3配伍后对摩擦表面反应膜的影响

作者利用X光光电子能谱(XPS)仪和自动划痕试验机研究了锂基脂中CeF_3与含硫、磷添加剂配伍后对摩擦表面反应膜的影响。划痕试验结果表明,在所试验的六种添加剂中只有二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)、磷酸三甲酚酯(TCP)和二正了基亚磷酸酯(DBP)与CeF_3配伍可有效地改善摩擦表面反应膜的附着性。XPS研究结果表明,ZDDP可改善CeF_3的成膜能力,抑制CeF_3的摩擦水解反应。CeF_3与其它添加剂复合,相互间并未发生化学反应。