納米煙炱顆粒作為潤滑油添加劑的摩擦學性能研究.pdf

1、煙炱是燃燒不充分的產物，進入潤滑油后會對潤滑油使用性能產生重要影響，進入空氣中則對空氣造成嚴重污染。前人的大量研究指出，煙炱會對機械零部件尤其是發(fā)動機內部造成嚴重損傷。近年來，隨著對碳基納米顆粒的深入研究，許多研究結果顯示，碳基納米顆粒在一定條件下能夠起到較好的潤滑和減磨抗磨性能。另外，表面處理技術也在近幾年被廣泛應用，如離子滲氮、織構等能夠顯著提高材料的減摩抗磨能力，減小材料損失。
　　本研究選用UTM-2摩擦磨損試驗機，按照球

2、-面往復運動的摩擦方式，在合金鑄鐵平板材質上，探討納米煙炱顆粒作為潤滑油添加劑的摩擦學性能。首先，采用AFM、TEM、XRD、FT-IR、Raman、Nano-ZS90和分散實驗，對三種納米煙炱顆粒Soot A（裝載機煙炱）、Soot B（水泥罐車煙炱）、Soot C（推土機煙炱）進行詳細表征。其次，借助OM、SEM、Nano Map-D、EDX、Raman、硬度儀等設備分析納米煙炱顆粒作為PAO4基礎油添加劑的減磨特性和作用機理。本文

3、主要設計三組實驗:①考察三種納米煙炱顆粒作為PAO4基礎油添加劑（0.01wt％）在不同溫度(25℃，100℃，175℃)條件下的摩擦學性能;②探討100℃時在PAO4基礎油中添加不同質量分數(shù)Soot A添加劑對潤滑油摩擦磨損性能的影響;③研究含Soot A添加劑(0.01wt％)的潤滑油在不同表面（離子滲氮、織構、織構+離子滲氮）上的摩擦學性能。通過以上研究，得到如下結論:
　　1:通過對納米煙炱顆粒進行詳細表征，結果表明其形貌

4、呈現(xiàn)球形或橢球形，均為納米顆粒，粒徑大小在10-70nm。其中，Soot A粒徑更小且分布均勻，結晶度更好，結構更加完整。分散實驗結果顯示，Span-80分散劑可以使三種納米煙炱顆粒均勻穩(wěn)定地分散在PAO4基礎油中，且SootA分散效果最好。
　　2:在PAO4基礎油中添加0.01wt％納米煙炱顆粒后，潤滑油表現(xiàn)出較好地抗磨減磨效果，100℃、175℃條件下磨損率分別降低65％和80％左右;機理分析表明，含納米煙炱添加劑潤滑條件下

5、，摩擦副表面會形成一層磁鐵-石墨復合膜，起到保護基材的作用;同時，納米煙炱顆粒在摩擦副之間可能存在滾動、滑動以及滾動-滑動復合運動，起到滾珠作用;此外，納米煙炱顆粒在摩擦副間能形成滑動體系，從而達到抗磨減磨效果。
　　3:濃度實驗結果表明，在PAO4基礎油中添加不同質量分數(shù)的納米煙炱添加劑后，潤滑油均表現(xiàn)出較好的減磨抗磨特性，添加0.01 wt％納米煙炱顆粒后減磨抗磨效果最好。
　　4:在PAO4潤滑條件下，樣品經過離子滲氮

6、、織構（面積率:19.6％、22.1％、44.2％)、織構+離子滲氮技術處理后，均表現(xiàn)出較好的減磨抗磨性能，其中織構+離子滲氮效果更好;與PAO4潤滑條件相比，含納米煙炱添加劑潤滑條件下，所有樣品的磨損率均降低。
　　5:納米煙炱顆粒的粒度、濃度、分散穩(wěn)定性、表面電荷均是影響潤滑油摩擦學性能的重要因素;不同表面處理方式（離子滲氮、織構、織構+離子滲氮）對試樣摩擦學特性產生重要影響，同時與納米煙炱添加劑共同使用會對減磨抗磨特性產生更