納米凹凸棒石的摩擦學(xué)性能及自修復(fù)機(jī)理研究.pdf

1、微納米顆粒作為潤滑添加劑能夠顯著的改善摩擦副的潤滑狀態(tài)，降低摩擦磨損，具有廣闊的應(yīng)用前景。但由于制備方法、工藝和成本的局限，難以滿足規(guī)?；瘧?yīng)用的需求。目前，研發(fā)能夠規(guī)模化應(yīng)用的功能全面、成本低、無污染的自修復(fù)材料，已成為世界各國的研究熱點(diǎn)。近年來以天然蛇紋石礦物為代表的“摩擦改進(jìn)劑”用于金屬摩擦表面的自修復(fù)，已經(jīng)受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。凹凸棒石具有與蛇紋石礦物相似的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，其礦物為粘土礦，顆粒為天然一維納米纖維，因此本論

2、文選擇凹凸棒石作為研究對象，對其用作潤滑油添加劑的摩擦學(xué)性能及自修復(fù)機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　論文以經(jīng)工業(yè)提純的凹凸棒石作為研究對象，首先采用多種分析測試手段對其晶體結(jié)構(gòu)及理化特性進(jìn)行了系統(tǒng)分析，對不同預(yù)處理工藝對其晶體結(jié)構(gòu)和性能的影響進(jìn)行了研究，并采用硅烷偶聯(lián)劑 KH-550對凹凸棒石進(jìn)行了表面改性，分析了改性效果和改性機(jī)理。
　　分別測試了凹凸棒石作為添加劑在三種典型潤滑油中試件的摩擦學(xué)性能，分析了試件磨損表面形貌、元

3、素分布和物相組成，并對其減摩抗磨性能機(jī)理進(jìn)行了初步探討。凹凸棒石在三種典型的潤滑油中均有效降低了試件的摩擦系數(shù)和磨損率，表現(xiàn)出優(yōu)良的減摩抗磨性能。并且，凹凸棒石的加入可在試件磨損表面形成非連續(xù)的自修復(fù)膜。
　　分別考察了不同摩擦環(huán)境因素（載荷、頻率和試驗(yàn)溫度）、預(yù)處理工藝參數(shù)（熱處理溫度、酸處理濃度）及線接觸模式下凹凸棒石作為添加劑在礦物基礎(chǔ)油150SN中試件的摩擦學(xué)性能，并對試件磨損表面進(jìn)行了形貌和元素組成分析。研究表明：凹凸棒

4、石的加入在不同摩擦環(huán)境因素條件下試件均表現(xiàn)出優(yōu)良的減摩抗磨性能，且磨損表面發(fā)現(xiàn)了自修復(fù)膜的存在。線接觸模式下，凹凸棒石的加入也使試件表現(xiàn)出了較好的減摩抗磨性能，磨損表面形成厚度約3μm主要由納米晶和非晶構(gòu)成的自修復(fù)膜。
　　將有機(jī)鉬與凹凸棒石復(fù)合加入潤滑油中進(jìn)行摩擦學(xué)試驗(yàn)，分別在不同摩擦副接觸方式、不同載荷和不同頻率條件下測試了有機(jī)鉬與凹凸棒石之間的協(xié)同作用，結(jié)果表明：在試驗(yàn)所用參數(shù)條件下，有機(jī)鉬與凹凸棒石之間均體現(xiàn)出正的協(xié)同作用

5、，表現(xiàn)出優(yōu)于凹凸棒石單獨(dú)存在時的減摩抗磨性能。
　　將納米銅與凹凸棒石復(fù)合加入潤滑油中進(jìn)行摩擦學(xué)試驗(yàn)，分別在不同摩擦副接觸方式、載荷和頻率條件下測試了納米銅對凹凸棒石摩擦學(xué)性能的影響。在試驗(yàn)所用參數(shù)條件下，納米銅進(jìn)一步提高了凹凸棒石的減摩抗磨性能。
　　本文的研究結(jié)果表明：凹凸棒石用于潤滑油添加劑，有效降低了試件的摩擦系數(shù)和磨損率，表現(xiàn)出優(yōu)良的減摩抗磨性能，并可在試件磨損表面形成自修復(fù)膜。而凹凸棒石與減摩添加劑有機(jī)鉬以及納米