基于納米顆粒的鎂合金軋制潤(rùn)滑劑的摩擦學(xué)特性及機(jī)理研究.pdf

1、鎂合金具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、阻尼減震和電磁屏蔽性好等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、電子產(chǎn)品、汽車等領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注，并得到較為廣泛的應(yīng)用。軋制是鎂合金的一種重要的變形加工方式。目前，鎂合金在軋制過(guò)程中通常采用鋁合金軋制液，甚至進(jìn)行無(wú)潤(rùn)滑軋制。軋制過(guò)程中無(wú)潤(rùn)滑液會(huì)導(dǎo)致鎂合金軋板表面質(zhì)量差、能耗高，而鋁合金軋制液通常含有氯、硫、磷等有機(jī)化合物和金屬鹽等添加劑，此類添加劑不容易分解，使用后廢液的排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定污染。
　　本文通過(guò)摩擦磨損試

2、驗(yàn)對(duì)鎂合金在納米基潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑條件下的摩擦學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。采用激光共聚焦顯微鏡、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM）、X射線光電子能譜（XPS）等手段，考察磨痕表面形貌和化合物組成成分，探討添加劑之間以及添加劑與金屬表面之間的作用機(jī)理。然后將摩擦磨損試驗(yàn)篩選的納米基潤(rùn)滑劑進(jìn)行AZ31鎂合金板材軋制，觀察在干軋和納米基潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑條件下軋制力的變化和軋制板材表面質(zhì)量的不同。主要結(jié)果如下：
　?、倏疾炝薓oS2納米顆粒添加到5＃機(jī)械油(無(wú)其他添加

3、劑)、菜籽油和30＃機(jī)械油(含添加劑)三種不同基礎(chǔ)油中的摩擦學(xué)性能，探索MoS2納米顆粒與不同基礎(chǔ)油及摩擦副表面的作用機(jī)理。結(jié)果表明，MoS2納米顆粒添加到5＃機(jī)械油和菜籽油中均有一定的減摩抗磨作用，MoS2納米顆粒加入5＃機(jī)械油中的減摩抗磨性能優(yōu)于加入菜籽油中。而MoS2納米顆粒加入30＃機(jī)械油中的減摩抗磨性能與不含MoS2納米顆粒的30＃機(jī)械油的減摩抗磨效果相當(dāng)。
　　②通過(guò)控制納米顆粒在基礎(chǔ)油中的含量和摩擦測(cè)試參數(shù)，從納米顆

4、粒成分含量、承載能力及潤(rùn)滑膜穩(wěn)定性三個(gè)方面考察了 SiO2和 MoS2分別作為潤(rùn)滑油添加劑對(duì)鎂合金的摩擦磨損性能的影響。結(jié)果表明，SiO2納米基潤(rùn)滑油較MoS2納米基潤(rùn)滑油具有更優(yōu)的減摩性能，而 MoS2納米基潤(rùn)滑油較 SiO2納米基潤(rùn)滑油具有更優(yōu)的抗磨性能、承載能力和潤(rùn)滑膜穩(wěn)定性?；谝陨涎芯炕A(chǔ)，然后研究了 SiO2納米顆粒和MoS2納米顆粒復(fù)合作為潤(rùn)滑油添加劑，進(jìn)一步優(yōu)化了兩種納米顆粒單獨(dú)作為潤(rùn)滑添加劑的潤(rùn)滑性能，并深入探討了兩種

5、納米顆粒復(fù)合添加的協(xié)同潤(rùn)滑機(jī)理。
　　③通過(guò)摩擦磨損試驗(yàn)系統(tǒng)考察了石墨烯、氧化石墨烯單獨(dú)添加以及石墨烯和氧化石墨烯分別與 SiO2納米顆粒復(fù)合添加作為水基潤(rùn)滑添加劑對(duì)鎂合金的摩擦磨損性能的影響。氧化石墨烯作為水基潤(rùn)滑添加劑的潤(rùn)滑性能優(yōu)于石墨烯作為潤(rùn)滑添加劑。石墨烯與 SiO2納米顆粒復(fù)合添加起到了協(xié)同潤(rùn)滑作用比單獨(dú)石墨烯作為潤(rùn)滑液添加劑的潤(rùn)滑性能優(yōu)異。而氧化石墨烯與SiO2納米顆粒復(fù)合添加與單獨(dú)氧化石墨烯作為潤(rùn)滑添加劑的潤(rùn)滑性能相

6、當(dāng)。即使這樣，在復(fù)合物中SiO2納米顆粒取代了部分氧化石墨烯降低了生產(chǎn)成本。
　　④將通過(guò)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)篩選出來(lái)的潤(rùn)滑性能優(yōu)良的SiO2/MoS2復(fù)合油基潤(rùn)滑液、SiO2/石墨烯復(fù)合水基潤(rùn)滑液和SiO2/氧化石墨烯復(fù)合水基潤(rùn)滑液在AZ31鎂合金軋制過(guò)程中應(yīng)用。相對(duì)于干軋來(lái)說(shuō)，在SiO2/MoS2復(fù)合油基潤(rùn)滑液潤(rùn)滑條件下壓下量為10％對(duì)AZ31鎂合金軋制，軋制力和軋后板材表面粗糙度分別降低了14.5%和55.9%。石墨烯/SiO2復(fù)合

7、水基潤(rùn)滑液潤(rùn)滑條件下，軋制力和軋后板材表面表面粗糙度相對(duì)于干軋分別降低了12%和42.4%。氧化石墨烯/SiO2復(fù)合水基潤(rùn)滑液潤(rùn)滑條件下，軋制力和軋后板材表面表面粗糙度相對(duì)于干軋分別降低了13.1%和28.8%。
　?、菘偨Y(jié)認(rèn)為，SiO2/MoS2復(fù)合油基潤(rùn)滑液和 SiO2/石墨烯復(fù)合水基潤(rùn)滑液中兩種納米顆粒起著協(xié)同潤(rùn)滑作用，均比單獨(dú)一種納米顆粒作為潤(rùn)滑添加劑的潤(rùn)滑性能優(yōu)異。而氧化石墨烯/SiO2納米復(fù)合水基潤(rùn)滑液的潤(rùn)滑性能與純氧