羟基硅酸镁复合粉体润滑油添加剂对钢-钢摩擦副的抗磨自修复机理

以羟基硅酸镁复合矿物粉体作为润滑油添加剂,采用MM-200型环-块摩擦磨损试验机研究了45#钢摩擦副的减摩抗磨性能;采用扫描电子显微镜观察了钢环磨损表面和润滑油所含添加剂颗粒的形貌,采用能谱仪分析了钢环磨损表面成份,采用表面形貌仪测定了钢环磨损表面粗糙度,进而探讨了复合矿物粉体添加剂的抗磨自修复机理.结果表明:羟基硅酸镁复合矿物粉体添加剂对钢-钢摩擦副具有良好的减摩抗磨作用.在基础油(46#机油)润滑条件下,随着载荷的增加,磨损机制由轻微擦伤转变为严重擦伤和黏着磨损.在含添加剂的油润滑条件下,较低载荷下钢环磨损表面发生轻微擦伤,且擦伤程度比基础油润滑下的更轻;而在较高载荷条件下钢环磨损表面非常光滑,呈现轻微的黏着磨损迹象.其原因在于在较低载荷条件下,添加剂在摩擦过程中可发生团聚形成大小不一的球状团聚体,球状团聚体可起到微球轴承的作用,使钢-钢摩擦副由滑动接触状态转变为滚动接触状态,从而显著降低摩擦系数,提高抗磨性能.而在较高载荷下,羟基硅酸镁复合矿物粉体添加剂易在钢-钢摩擦副磨损表面形成自修复抗磨层,从而隔离金属表面的直接接触,起到良好的减摩抗磨作用.

SKL 8NVD-36A柴油机应用金属磨损自修复剂的试验研究

通过SKL8NVD-36A船用柴油机的台架试验，研究了金属磨损自修复剂对柴油机动力性、经济性以及缸套-活塞环摩擦副的影响。研究结果表明，金属磨损自修复剂对缸套-活塞环摩擦副具有良好的减磨效果，可自动修复缸套表面。柴油机润滑油中添加金属磨损自修复剂运行60h后，缸套表面形成了无色透明、光滑的覆盖层，缸套表面粗糙度降低，缸套推力面磨损尺寸平均修复了0．06mm，柴油机各气缸的压缩压力提高了50～150kPa，各负荷工况点的燃油消耗率降低了1．8～7．2g／（kW·h）。

金属自修复添加剂浓度对铸铁-铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响

在MMU–5G材料端面摩擦磨损试验机上,研究了自修复添加剂浓度对铸铁–铸铁摩擦副的摩擦磨损特性的影响,考察了铸铁摩擦表面自修复膜的形成情况,借助SEM和EDS分析了摩擦副的表面形貌和成分。试验结果表明:添加剂浓度对铸铁–铸铁摩擦副摩擦磨损性能影响显著,试验中3%添加剂油样对HT200/HT200摩擦副的减摩和抗磨效果最好;铸铁–铸铁摩擦副在自修复添加剂作用下对磨时,试样表面无自修复保护膜生成,研究认为铸铁的金相组织和机械性能是导致自修复膜无法产生的根本原因,但添加剂颗粒物理作用对铸铁的减摩和耐磨效应显著。

时间效应对45~#钢-铸铁摩擦副在自修复添加剂作用下摩擦磨损性能的影响

利用MMU-5G型端面摩擦磨损试验机,研究了在自修复添加剂作用下,时间对45#钢-铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响及其机制。验证了45#钢与铸铁匹配时摩擦表面形成自修复膜的能力,研究了铸铁的摩擦磨损性能及自修复膜形成情况,借助SEM和EDS观察分析摩擦表面形貌及成分组成。结果表明:时间效应对45#钢-铸铁摩擦副摩擦磨损性能的影响显著,铸铁试样的磨损失重损失低于45#钢,摩擦磨损时间为10h时,45#钢试样表面生成自修复膜,而铸铁表面未观察有修复膜的生成,添加剂对铸铁的减摩和耐磨效应显著。

KM型抗磨添加剂对钢-钢摩擦副的摩擦磨损的影响

为提高内燃机润滑油的综合性能和延长在用润滑油的使用寿命,提出一种KM型添加剂,主要通过摩擦磨损试验方法验证其润滑特性。将KM型添加剂加入SL 15W-50润滑油中,运用UMT-TriboLab多功能摩擦磨损试验机进行四球式、旋转盘-销式和往复板-销式的钢-钢摩擦副的对比性摩擦学性能试验。同时,利用三维轮廓仪和电子显微镜进行摩擦形貌分析,并使用高精度电子天平测量试验件的质量损失。试验结果表明:KM型添加剂具有良好的自修复性,能有效减少各钢-钢摩擦副的摩擦磨损,提升润滑油的减磨抗磨性能;对于在用润滑油,加入该KM型添加剂之后,其减磨抗磨性能更佳。

基于增材制造技术的自修复结构设计及修复性能研究

以轻质夹芯板类结构件为主要研究对象,根据结构的断裂破坏形式,开展了结构自修复设计和实现方法的研究。通过增材制造技术完成结构样件的制备,并进一步通过实验测试对比分析了修复后结构力学性能的恢复效果。研究结果表明所设计的夹芯板自修复结构对裂纹具有较好的修复能力,修复后结构的抗压力学性能恢复到原结构的85.6%。

金属表面自生强化技术机理研究及实践应用

结合天然蛇纹石矿物粉体材料在工业减摩和在线磨损修复领域的实践应用,基于Block闪温理论和Lewis酸碱理论提出来“闪温熔覆”理论模型,并依据天然层状硅酸盐的摩擦学特性,提出了“金属表面自生强化技术”的工程概念。在复合功能粉体材料介入的前提下,借助摩擦能,复合功能粉体材料会与运动副摩擦表界面发生一系列的物化反应,完成运动副摩擦表界面改性强化、动态抛光、自适应增材修复、固液多元润滑,构建了设备极低摩擦率、极少磨损的自润滑环境。该技术可有效提高设备效率,延长关键部件寿命,降低设备故障率和全寿命周期的运维成本,实现节能减排和降本增效。

硅酸盐粉体作为润滑油添加剂在金属磨损表面成膜机制

在润滑油中添加蛇纹石硅酸盐粉体,采用MM-200摩擦磨损试验机研究了45#钢-45#钢摩擦副磨损表面的自修复陶瓷膜层形成机制,借助SEM及EDAX测试分析自修复陶瓷膜层的表面形貌及表面成分组成。结果表明摩擦能量对硅酸盐添加剂在磨损表面形成自修复膜层有很大的影响:自修复膜层为氧化物陶瓷材料,主要成分来自于硅酸盐添加剂。在低载荷300 N时,摩擦因数减小,硅酸盐添加剂不能转移到磨损表面,不能形成自修复膜层,仅仅起到减磨作用。下试样的失重随磨损时间增加而增加;在试验时间为20 h时,试样失重达到最大值,随后试样的失重反而减小。在载荷为600 N、900 N,试验时间30 h摩擦磨损后,在金属表面形成自修复保护膜,磨损表面比较平整光滑,无明显的片层剥落和犁沟,摩擦发生在自修复陶瓷材料之间,摩擦因数增加。硅酸盐添加剂在机械剪切作用下变形,在金属的磨损表面上铺展,并且在摩擦磨损过程中不断向摩擦表面转移,形成了均匀光滑的自修复膜层。自修复膜层隔离了金属摩擦表面的直接接触,摩擦磨损发生在自修复膜层之间,有效地降低了金属的磨损。

天然蛇纹石粉体润滑油添加剂的自修复性能及自修复层形成机理研究

采用RFT-III型往复摩擦磨损试验机(盘-块接触方式)考察了油酸表面修饰天然蛇纹石粉体润滑油添加剂对钢-钢摩擦副的自修复性能;采用显微硬度计测定了试块磨损表面硬度,采用扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪分析了试块磨损表面和截面的形貌、组成、典型元素的化学状态,探讨了天然蛇纹石粉体的自修复机理.结果表明:油酸表面修饰天然蛇纹石粉体作为润滑油添加剂可显著减小钢-钢摩擦副的摩擦系数和磨损率.这是由于其可经由摩擦化学作用而在磨损表面生成具有良好减摩抗磨性能的自修复层所致.自修复层由不同粒径的纳米颗粒密堆积而成,主要成份为Fe2O3和非晶石墨,并含有少量Fe、有机物碎片、含硅有机化合物、SiO2等.

陶瓷润滑油添加剂对镀铬缸套磨损自修复特性的影响

将羟基硅酸铝类陶瓷润滑油添加剂长时间（26万公里）作用后的实际发动机缸套解体，通过原子力显微镜、纳米压痕仪、扫描电子显微镜、扫描俄歇微探针以及显微共焦拉曼光谱仪等对其摩擦表面进行分析，探讨了该添加剂的作用机理．结果表明：该陶瓷添加剂表现出明显的磨损自修复功能，可以很好地覆盖和修补缸套表面原有的裂纹，显著降低缸套表面的粗糙度，改善缸套的润滑性能；摩擦表面生成由富C层和过渡层组成、厚度250—450nm左右且分布不均匀的修复改性层，初步推测其中富C层为类金刚石结构；该陶瓷添加剂本身并不参与修复改性层的构建，但能够发挥关键而复杂的催化作用。

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。

摩擦磨损自修复润滑油添加剂研究进展

阐述了摩擦磨损自修复润滑油添加剂的研究现状,归纳为软金属自修复添加剂、自补偿修复添加剂和矿物微粉自修复添加剂3类主要的研究内容。对今后的研究方向进行了展望,指出了摩擦磨损自修复添加剂的发展方向及思路。

硅酸盐粉体作为润滑油添加剂对摩擦副耐磨性的影响研究

采用MM–200摩擦磨损试验机研究了45#钢–45#钢摩擦副在含蛇纹石硅酸盐油润滑下的摩擦学行为,借助SEM及EDAX测试分析了自修复膜层的表面形貌及表面成分组成。结果表明:润滑油中添加硅酸盐蛇纹石粉体,在摩擦磨损初期,下试样的失重随磨损时间增加而增加;在试验时间为20h时,试样失重达到最大值,随后试样的失重反而减小。在载荷600N、试验时间30h摩擦磨损后,在金属表面形成自修复保护膜,弥补了试样的部分失重;自修复膜层表面比较平整光滑,无明显的磨损划痕和犁沟,自修复膜层阻碍了金属摩擦表面的直接接触,有效地降低了金属摩擦副的磨损;自修复膜层与金属基体结合紧密,无明显的界面,膜层的厚度最大为8μm。

机械零件摩擦磨损表面自修复研究进展

摩擦学的发展已将摩擦磨损的研究从抗磨减摩扩展到磨损表面的自修复甚至是零磨损。文中对摩擦磨损表面自修复的概念进行了阐述,详细论述了自发摩擦磨损自修复和条件摩擦磨损自修复的几种类型和实现模式,指出纳米技术的发展有望在摩擦表面建立起一层自组装的、坚固的、自修复的润滑膜,为摩擦磨损表面自修复提供了切实的途径。

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。

纳米坡缕石润滑油添加剂对灰铸铁HT200摩擦磨损性能的影响

制备坡缕石纳米粒子添加到150N基础油的润滑油体系,在MMU-10G摩擦磨损试验机上分别对该纳米粒子润滑油体系和纯150N基础油,在混合润滑条件下的铸铁HT200试样对摩时的摩擦磨损性能进行研究,并用SEM和金相显微镜对磨损表面进行观察和分析,借助EDX测定试样表面成分的变化,探讨摩擦磨损性能变化的机理。结果表明:自制备的用KH550硅烷偶联剂球磨修饰的坡缕石纳米粒子在基础油中分散性良好,在该润滑剂润滑条件下对摩的试样表面生成了自修复膜层,其磨损量明显减小,失重量下降约25.2%,平均摩擦系数下降约32.3%。

蛇纹石粉体作为自修复添加剂的抗磨损机理

在润滑油中添加蛇纹石粉体,采用MM-200摩擦磨损试验机研究了45#钢-45#钢摩擦副摩擦磨损特性,借助SEM、EDAX及XPS分析不同润滑条件下45#钢环的表面形貌和成分.实验结果表明:添加剂的加入能够有效地降低摩擦副的磨损量;所形成保护层的主要组成元素为Fe,O,C,Mg和S i,说明添加剂直接参与了膜的形成,而膜的形成不是添加剂粉体简单地附着在摩擦副表面,而是在摩擦磨损过程中发生了一定的分解及物理化学反应,从而形成自修复膜层.

纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的研究进展

综述了纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的分散稳定性、摩擦学作用机理及自修复性能的研究进展,阐述了粒径、添加量、摩擦条件、润滑介质及材料特性等因素对其摩擦学性能的影响,指出了当前研究中存在的主要问题,并对今后的研究提出了几点建议。

有机钼及其复合纳米润滑添加剂的摩擦磨损性能研究

采用X-P型销-盘摩擦磨损试验机和MRS-10J型四球摩擦磨损试验机考察了N68MD、N68ME、N68和SAE404种含有机钼及其复合纳米润滑添加剂的润滑油的摩擦磨损性能,分别采用扫描电子显微镜和电子衍射能量谱仪分析了摩擦副的磨损形貌及其磨损表面元素分布情况.结果表明:在N68MD润滑时,钢/钢摩擦副具有较低的摩擦系数和磨损量,并且具有良好的抗极压性能;在N68ME润滑时,钢/钢摩擦副除了表现出很小的摩擦系数和良好的抗极压性能以外,还表现出优异的自修复功能,这是由于有机钼与纳米铜协同作用的结果.

经热处理的蛇纹石粉体对金属磨损特性的影响(英文)

用X射线衍射仪分析了在550℃和900℃热处理的两种蛇纹石粉体的相结构变化,并研究了不同的分散剂对蛇纹石微细粉体在润滑油中的分散性。在MM–200型摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,使用的润滑油为基础油和分别含有2种经热处理的蛇纹石粉体的润滑油。借助扫描电子显微镜和能谱仪分析了在上述3种润滑油润滑下#45钢环的表面形貌和成分。结果表明:在900℃热处理后蛇纹石发生相变;用钛酸酯偶联剂进行表面修饰的蛇纹石粉体在润滑油中具有良好的分散性;润滑油中,2种经热处理的蛇纹石都可以在金属摩擦磨损表面形成保护膜。在摩擦过程中,两接触表面上的微凸部分对粉体的研磨作用使粉体粒子表面带有大量的悬挂键,同时接触的金属摩擦副也形成活化表面,从而使粉体颗粒吸附在金属表面。在载荷的作用下,蛇纹石粉体颗粒在磨损表面铺展形成自修复膜。