球形氧化物顆粒的制備及其抗磨減摩性能.pdf

1、納米摩擦學(xué)是隨著納米科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展誕生并成為上世紀(jì)90年代以來摩擦學(xué)基礎(chǔ)研究領(lǐng)域最活躍也是材料科學(xué)與摩擦學(xué)交叉領(lǐng)域最前沿的一個分支學(xué)科。這門學(xué)科旨在揭示微觀摩擦磨損機(jī)理，設(shè)計并制備納米尺度上的潤滑劑及減摩耐磨材料。從納米微粒作為潤滑油添加劑的摩擦學(xué)特性和摩擦學(xué)機(jī)理分析，具有較高硬度、較好的球形度和良好分散性是顆粒發(fā)揮抗磨減摩性能的先決條件，很多氧化物都具有較高的硬度，因此制備球形度較好的納米顆粒對于其發(fā)揮減摩效果至關(guān)重要。本論文主要是

2、利用溶劑熱法和激光輻照技術(shù)制備了幾種氧化物顆粒，并研究了他們的抗磨減摩性能。研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)研究了近球形ZnO納米顆粒的成球機(jī)理和油酸對其表面改性的機(jī)理，以及近球形ZnO的抗磨減摩性能。分別采用水熱法和溶劑熱法制備得到了近球形ZnO納米顆粒，研究表明油酸鈉在顆粒成球的過程中起到了至關(guān)重要的作用;選用油酸對溶劑熱法制備的顆粒表面改性，提高了其油溶性以及在油中的穩(wěn)定性，通過正交實驗確定了最佳改性方案;摩擦磨損實驗表明改

3、性后的ZnO納米顆粒作為潤滑油的添加劑可以有效減小摩擦，但是顆粒的抗磨效果并不明顯，當(dāng)添加濃度為0.1wt％時摩擦系數(shù)的降幅為28％，減摩效果達(dá)到最大。
　　(2)利用溶劑熱法成功實現(xiàn)了球形三元氧化物ZnAl2O4納米顆粒的合成以及原位接枝改性，并研究了顆粒的抗磨減摩機(jī)理。通過正交實驗方法找到了最佳制備與改性實驗參數(shù)，油酸改性后的ZnAl2O4納米顆?？梢苑€(wěn)定分散于潤滑油中而不沉降;ZnAl2O4納米顆粒在摩擦磨損實驗中最優(yōu)添加濃

4、度為0.1wt％，摩擦系數(shù)和磨斑直徑的降幅分別為33.37％和31.15％，表現(xiàn)出了優(yōu)異的抗磨減摩性能，而且三元氧化物ZnAl2O4顆粒的抗磨減摩效果均優(yōu)于單一ZnO和Al2O3納米顆粒作為添加劑時的;由摩擦表面的分析可知納米顆粒之所以發(fā)揮了抗磨減摩效果是由于納米顆粒的微軸承機(jī)理和自修復(fù)機(jī)理。
　　(3)利用液相脈沖激光輻照技術(shù)處理斜方晶系的α-Fe2O3立方形顆粒后得到了尖晶石結(jié)構(gòu)的球形Fe3O4亞微米顆粒，即在簡單的液相激光輻

5、照過程中同時實現(xiàn)了球形化和顆粒的合并以及相轉(zhuǎn)變。實驗中可以通過改變激光輻照的能量密度和輻照時間來準(zhǔn)確控制顆粒的再成型和相轉(zhuǎn)變過程，提出了在脈沖激光輻照條件下顆粒形貌演變和晶型轉(zhuǎn)換機(jī)理。這種激光輻照的方法與傳統(tǒng)的化學(xué)法相比操作簡單、合成時間短，安全、無需催化劑，而且不需復(fù)雜苛刻的實驗條件。摩擦磨損實驗表明當(dāng)球形Fe3O4亞微米顆粒以合適的濃度(0.07wt％)添加到潤滑油中時，與方形的α-Fe2O3顆粒相比可以更加有效地降低摩擦系數(shù)（摩擦