英国汽车发动机再制造工厂应用我国纳米减摩自修复添加剂

装备再制造技术国防科技重点实验室开发的具有自主知识产权的纳米减摩自修复添加剂技术是现代维修领域的高科技产品，具有节能、降耗、延长机械设备使用寿命的特点。2005年7月，英国最大的汽车发动机再制造企业一李斯特派特公司与装备再制造技术国防科技重点实验室达成合作协议：引进纳米减摩自修复添加剂技术，并在英国的再制造发动机中推广应用该技术。这标志着我国在纳米润滑材料领域的研究已达到世界先进水平。

含纳米铜的减摩修复添加剂摩擦学性能及其作用机理研究

在不同条件、不同接触形式下考察了含钠米铜的减摩自修复添加剂的摩擦学性能,以及对不同油晶的影响规律。结果表明,添加剂NFR2具有优良的减摩抗磨性能,用于液体石蜡、16号坦克油和15W/30油中,磨斑直径分别降低了42％、56％和19％,摩擦系数分别降低了50％、49％和33％。其修复性能试验后,出现了负增重现象。而添加剂NFR1具有良好的高温抗磨减摩性能,用于16号坦克油中,磨损降低了56％,摩擦系数降低了27％。其热管氧化情况与16号坦克油空白试验相似。XPS、SEM等表面技术分析结果表明,摩擦表面生成含Mo、S、P和O等元素的摩擦化学反应膜,其中Mo主要以+6价形式存在,元素S主要以-2价和+6价形式存在,元素P主要以+5价形式存在。

纳米铜润滑油添加剂减摩抗磨及自修复性能

利用透射电子显微镜与电子衍射观察由二烷基二硫代磷酸原位修饰合成的铜纳米微粒的形貌和结构。在四球机上考察其作为基础润滑油添加剂的抗磨减摩性能,在环块机上考察其作为润滑油添加剂的自修复性能。结果表明,铜纳米添加剂具有良好的抗磨减摩和自修复性能。利用扫描电子显微镜观察滑块表面的磨痕形貌,利用电子天平对滑块自修复前后的质量进行称量比较,利用X射线光电子能谱仪对自修复膜表面的元素组成和化学价态进行分析,发现在300N的负荷下,纳米铜的添加量为4%时修复效果最好,试块经4h修复后滑块质量增加0.5mg,磨斑直径和摩擦因数呈现明显下降的趋势。摩擦过程中铜纳米微粒在摩擦表面形成沉积膜,这种沉积膜与表面修饰层形成的摩擦化学反应膜产生协同作用,从而表现出优良的抗磨自修复性能。

纳米减摩修复添加剂摩擦学性能的试验研究

在MRH-3高速环块摩擦磨损实验机上,研究了纳米微粒Cu,A l,A l2O3以及不同配比的混合纳米粒子加入到SD40基础油中的摩擦学性能,并探讨了纳米添加剂的减摩机制。结果表明:含有纳米Cu,A l,A l2O3粒子的润滑油添加剂能显著提高SD40基础油的承载能力和减摩性能,且对表面具有一定的修复能力。

微纳米减摩自修复添加剂研究

微纳米减摩自修复添加剂是一种润滑油添加剂产品,属于前沿技术。简单介绍了技术原理,阐明了关键技术,详细解析了金属表面修复过程,并以转炉倾翻减速机和氧枪减速机为例,如何利用该技术为实际生产服务,实际应用效果良好。

几种修复促进剂对TiO_2/SiO_2纳米添加剂减摩及修复效果的影响

在昆仑牌GL-5车辆齿轮油中研究了4种修复促进剂对TiO2/SiO2纳米添加剂减摩及修复效果的影响,并分析其作用机制。结果表明,修复促进剂的加入能有效降低TiO2/SiO2纳米添加剂的摩擦因数,提高表面修复量,其中最大减摩性能可提升28.2%,最大修复量可提高133.3%。磨痕表面SEM分析结果表明加入修复促进剂后修复层更光滑、平整。修复促进剂对减摩和修复的促进作用可能是由于修复促进剂在摩擦过程中释放出负离子自由基,从而降低TiO2/SiO2纳米粒子的反应活化能,使TiO2/SiO2纳米粒子更易同金属基体形成耐磨复合膜。

钛基纳米润滑添加剂的减摩抗磨及自修复特性对比

针对恶劣工作环境会加剧机械设备摩擦副间的磨损而降低其服役寿命的问题,对比研究3种纳米添加剂TiO2、TiN和TiC在不同工况下的摩擦学性能及其自修复性能。根据SH-T0762-2005标准润滑油摩擦因数测定法,并利用MRS-10A型四球磨损试验机磨斑测量光镜、激光共聚焦显微镜和能量色散谱仪(EDS)对磨损表面进行表征,探讨其润滑抗磨及自修复机理。结果表明:钛基纳米添加剂的加入很好地改善了润滑油的抗磨减磨性能,并使其具有一定的自修复性能;当钛基纳米质量分数为0.5%时,其减摩抗磨性能达到最佳。3种纳米添加剂中,对润滑油减摩抗磨性能改善效果最好的是纳米TiO2,而自修复效果最好的则为纳米TiN。故纳米TiN和纳米TiO2作为润滑油添加剂,具有较好的减摩抗磨和自修复能力。

几种纳米粒子作为润滑脂修复添加剂的试验研究

在MRH-3高速环块摩擦磨损实验机上,研究了纳米微粒Cu,Al,Al2O3,MgO加入到通用锂基脂中的摩擦学性能。并采用扫描电子显微镜,能量色散谱仪分析了摩擦表面的形貌和元素组成。结果表明:含有纳米Cu,Al,Al2O3,MgO粒子的润滑脂对摩擦表面均有很好的减摩和修复能力,但各种粒子的效果有所不同,其中Al2O3,Cu,Al3种粒子要比MgO具有更好的效果。

纳米复合自修复添加剂的制备及其在发动机上的应用

利用合成和复配等技术研制了一种含纳米铜和稀土化合物的复合自修复添加剂,在发动机上考察了该添加剂的使用性能,分析了不同工作时期发动机机油的衰变情况,测量了该添加剂对发动机外特性的影响。结果表明:含纳米自修复添加剂的润滑油对发动机中不同材料的摩擦副均有较好的抗磨效果,在发动机运行300 h后,连杆轴、铜套等部位达到了“零磨损”,实现了摩擦副表面的动态自修复;使用该自修复添加剂还能够有效地改善发动机的外特性、降低油耗和延长发动机的服役寿命。

SiO_2纳米颗粒作为润滑添加剂的抗磨减摩性能

用硅烷偶联剂(KH560)、钛酸酯、硬脂酸对无定型纳米SiO2进行了表面改性,采用四球和止推圈摩擦磨损试验机研究了改性后纳米SiO2在20#机械油中的抗磨减摩性能。结果表明:KH560改性效果最佳,改性后纳米SiO2在20#机械油中实现了单分散效果;改性后的纳米SiO2,能有效提高润滑油的抗磨减摩性能,当纳米SiO2的质量分数为1%时产生的抗磨减摩性能最好。

纳米SiO_2润滑添加剂的摩擦学性能及其抗磨减摩机理研究

研究了纳米SiO_2作为润滑油添加剂的摩擦学性能及其与MoDDP的协同作用,并通过SEM,EDS,XPS等手段对磨斑表面进行分析,探索了纳米SiO_2的抗磨减摩机理。结果表明,当纳米SiO_2加入量(w)为0.5%时,润滑油的摩擦系数和磨斑直径分别比基础油降低30.6%和35.5%,显著提高了基础油的抗磨减摩性能。纳米SiO_2与MoDDP具有良好的协同作用。纳米SiO_2的抗磨减摩机理为:在摩擦副表面沟槽部位纳米SiO_2和MoDDP膜起填补作用;在凸处,纳米SiO_2起微"滚动轴承"作用,MoDDP在摩擦能量作用下分解为软的MoS_2并沉积在摩擦副表面,以上综合作用减小了摩擦,修复了摩擦副表面,从而提高了润滑油的抗磨减摩性能。但随着时间的延长,SiO_2对MoS_2沉积膜又具有轻微的刮擦作用。

摩擦磨损自修复原理及纳米自修复添加剂研究进展

摩擦磨损导致能源浪费和零部件失效,纳米自修复添加剂能够降低摩擦磨损,延长机械的使用寿命,还可在不拆卸的情况下对机械零件表面进行在线修复,实现终身免大修,给传统的维修带来了全新的理念。探讨了摩擦磨损自修复的原理,指出摩擦磨损自修复的原理主要有摩擦自修复、原位摩擦自修复和摩擦自适应修复等。概述了几种纳米自修复添加剂的研究应用现状,包括纳米金属粉末、纳米金属氧化物、纳米硫化物、纳米硼系和稀土类化合物及其它新型纳米材料。

纳米润滑添加剂的润滑自修复效应

采用湿式机械化学法制备纳米铜并对其进行二次化学修饰,使其稳定地分散在基础油中;获得了自修复纳米润滑添加剂NT1。用透射电镜观察了纳米铜的表面形貌;用XP销 盘试验机考察了NT1的摩擦学性能。试验结果表明:自修复纳米润滑添加剂具有良好的分散稳定性、抗磨性和自修复性。

坡缕石/Ag复合纳米材料添加剂的自修复性能研究

将坡缕石(Palygorskite,简称P)/Ag复合纳米材料作为润滑油添加剂,以质量分数为4%的添加量添加到150N基础油中作为润滑油,在MMU-10G型摩擦磨损试验机上考察了P/Ag复合纳米材料添加剂对45#调质钢摩擦副的自修复效果。用称重法测定磨损量,用SEM和EDX对最终摩擦表面形貌和表面元素成分进行表征;并用金相显微镜进行逐阶段形貌分析。结果表明纳米P/Ag复合添加剂有效减小了材料的磨损量达37.5%;自修复膜的主要成分为Fe,Si,O,C,Al,Mg,Ag,证明了纳米材料添加剂直接参与了自修复膜的形成;自修复膜的形成主要发生于运行10h(18km)以后。

纳米铜润滑油添加剂的摩擦学特性及其自修复机理

为了评价纳米铜添加剂对摩擦副的减摩和自修复性能,采用液相化学还原法合成了二烷基二硫代磷酸(HDDP)修饰纳米铜微粒,利用四球摩擦磨损试验机分析了不同载荷条件下纳米铜添加量对摩擦系数、磨斑直径等摩擦学性能影响,采用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨痕形貌及其化学成分组成,并通过纳米压痕测试技术测量铜膜硬度及弹性模量。结果表明:纳米铜添加量为0.4%(质量分数)时减摩效果最佳,磨斑直径和摩擦系数明显下降,比未添加纳米铜的降低了23.0%~27.2%和15.1%~24.9%。摩擦过程中纳米铜微粒在摩擦表面形成化学沉积膜,铜膜的纳米硬度为1.63 GPa,弹性模量为78.08 GPa,表现出优良的抗磨减摩性能。

纳米铜自修复添加剂的制备及其摩擦学性能

采用液相还原法制备纳米铜润滑油添加剂。通过摩擦磨损试验机测试纳米铜添加剂在不同载荷下的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和纳米压痕仪分析纳米铜添加剂的自修复性能和机理。结果表明:纳米铜添加剂为粒径约20 nm的球形颗粒,其分散性能稳定,摩擦过程中可以在摩擦表面形成低剪切强度的保护膜,具有良好的自修复性能;高载荷时,添加纳米铜添加剂的润滑油摩擦因数和钢球磨斑直径分别比原基础油减少29.1%和27.4%,表现出良好的抗磨减摩性能。

Si-Sn型复合纳米粒子添加剂的摩擦磨损和自修复性能

采用化学方法制备了 Si-Sn 型复合纳米添加剂,分别采用四球摩擦磨损试验机和环-块摩擦磨损试验机考察了其作为矿物油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用。用扫描电子显微镜、粗糙度测定仪以及 X 射线光电子能谱仪等对摩擦副磨损表面进行分析,并探讨其抗磨减摩作用机理。结果表明,Si-Sn 型复合纳米添加剂具有优良的减摩抗磨性能,且对磨损表面具有一定的修复作用。Si-Sn 型复合纳米添加剂在摩擦表面沉积并在接触区的高温、高压作用下熔融铺展,形成低剪切强度的表面膜,由于这层膜的剪切强度较低,可以减少摩擦界面的粘着磨损,表现出良好的减摩抗磨和自修复性能。

纳米润滑添加剂的抗磨减摩机理

对几种纳米润滑添加剂的抗磨减摩机理进行了总结,提出纳米润滑添加剂抗磨减摩机理研究中值得探讨的几个问题。

纳米软金属作为自修复润滑添加剂的研究进展

综述了纳米软金属作为自修复剂添加剂的摩擦学性能和自修复机制的研究进展,阐述了自修复效果的在线评测方法和影响自修复效果的因素,指出了当前研究中存在的主要问题,并对今后的研究提出几点建议。

不同纳米添加剂下GCr15/45钢自修复性能研究

利用高精度液压式往复试验机研究了纳米羟基磷酸钙、纳米二氧化钛、纳米氮化钛3种纳米添加剂润滑条件下GCr15/45钢对摩时的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜和EDX能谱对磨斑进行了微观分析。结果表明:纳米润滑添加剂可以降低摩擦副摩擦因数和材料磨损量,表现出优良的抗磨损性能;3种纳米添加剂具有不同的自修复机制,其中纳米羟基磷酸钙和纳米二氧化钛的修复机制主要为铺展成膜自修复,而纳米氮化钛为铺展成膜自修复和原位摩擦化学自修复并存;纳米氮化钛的自修复效果最佳,纳米二氧化钛的自修复性能最差。