車用納米潤滑油添加劑抗磨減摩分子動力學模擬和試驗分析.pdf

1、潤滑油是機械運轉的血液,發(fā)動機要正常工作就需要潤滑油,而潤滑油的性能又是與添加劑的選用密切相關的。潤滑油和添加劑的發(fā)展經(jīng)歷了從初期的適應發(fā)動機要求,轉變到需要更廣泛地適應環(huán)保與節(jié)能的要求。將納米顆粒應用于潤滑系統(tǒng)是一全新的研究領域,尚處在研究的初級階段。在二十世紀九十年代初,國內(nèi)外一些學者相繼開始了這方面的研究工作,對各種納米顆粒材料作為油品添加劑所起到抗磨減摩作用作了一些考察驗證工作,結果發(fā)現(xiàn)納米顆粒的加入有助于改善潤滑油的摩擦學性能

2、,認為納米顆粒在潤滑油領域中具有廣闊的應用前景。
　　 本文主要由三大部分組成,即分子動力學方法系統(tǒng)介紹、分子動力學模擬研究分析以及發(fā)動機臺架試驗。首先,系統(tǒng)地介紹分子動力學方法的基本原理,建立基本方程以及原子間相互作用勢函數(shù)等數(shù)學模型;詳細說明分子動力學模擬中的初始條件與邊界條件,時間積分算法與時間步長的選取,并介紹不同系綜下的分子動力學模擬以及如何節(jié)省計算時間的方法。其次,對納米金屬顆粒的熱力學性質(zhì)進行分子動力學模擬分析,研

3、究不同直徑納米粒子的熱力學性質(zhì),討論納米粒子的熔點隨其尺寸的變化；應用分子動力學方法,構建了摩擦副模型,對納米粒子在摩擦過程中的微觀運動機制以及抗磨減摩機理進行細致分析,從而得出其摩擦磨損規(guī)律等。最后,通過研究分析,有針對性地選擇不同納米顆粒配合使用作為潤滑油添加劑,以達到互補的作用；在發(fā)動機臺架上對汽油機使用含與不含潤滑油添加劑的機油時進行等工況下負荷特性和外特性對比試驗研究,并對試驗結果進行分析。
　　 通過本文的研究,進一

4、步證實了納米粒子熔點隨納米粒子尺寸單調(diào)增加,并逐步向大塊晶體過渡；在摩擦過程中,利用摩擦作用所帶來的熱量使納米粒子熔化并隨后沉積在摩擦表面,對摩擦表面進行修補或者形成均勻保護膜,由此起到抗磨、減摩作用?？梢缘贸黾{米顆?？鼓p摩機理不同于傳統(tǒng)的油性劑和極壓劑,而是通過改變摩擦方式、表面修復等來減小摩擦磨損。采用分子動力學理論,對Fe//Fe和Fe//Cu兩種摩擦副的抗磨減摩性能進行了計算模擬,對計算得到的磨損量與模擬時間和載荷曲線的變化趨