【摘要】：地球上接近一半的一次能源消耗在摩擦磨損環(huán)節(jié),當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重磨損時(shí)也會加快零件的失效和機(jī)械設(shè)備的損壞。潤滑是可以有效的降低機(jī)械設(shè)備的磨損從而延長設(shè)備的使用壽命的重要途徑。在當(dāng)今的技術(shù)中,將納米顆粒添加到基礎(chǔ)油中來提高潤滑油的潤滑性能已是摩擦學(xué)科研工作者們的重要研究方向之一。黑磷具有特殊的層狀結(jié)構(gòu),層與層之間依靠弱的范德華力結(jié)合起來,容易發(fā)生層間滑移,具有較好的潤滑性能。因?yàn)楹诹准{米片的價(jià)格昂貴,所以迫切需要將其它潤滑劑與黑磷納米片復(fù)合形成新的復(fù)合潤滑顆粒來降低使用成本和提高其在特殊工況下的潤滑性能。本文通過熱溶劑法制備黑磷納米片,并通過在黑磷納米片的表面沉積鈦的苯磺酸酯和二氧化鈦制備出復(fù)合微粒,研究它們作為潤滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。本文首先通過高能球磨法將紅磷轉(zhuǎn)化成塊狀黑磷,然后以塊狀黑磷為原料,通過熱溶劑法制備黑磷納米片。利用物理吸附效應(yīng)成功制備鈦的苯磺酸酯/黑磷納米片(TiL_4/BP-ns)復(fù)合微粒;利用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦/黑磷納米片(TiO_2/BP-ns)。將制備的微粒分散在PAO6基礎(chǔ)油中,研究了不同微粒在鋼-鋼摩擦副的潤滑性能。結(jié)果表明:黑磷納米片在低載荷下表現(xiàn)出較好的潤滑性能,主要原因是黑磷納米片的層間滑移和在摩擦表面形成摩擦反應(yīng)膜;在高載條件下含TiO_2/BP-ns復(fù)合微粒的PAO6表現(xiàn)出了較好的潤滑性能,當(dāng)添加適宜濃度的TiO_2/BP-ns后磨損形式由嚴(yán)重的磨粒磨損轉(zhuǎn)變成極其輕微的磨粒磨損,其摩擦學(xué)機(jī)制可歸于TiO_2承載、形成摩擦反應(yīng)膜以及黑磷納米片層間滑移共同作用;與含TiO_2/BP-ns復(fù)合微粒的PAO6相比,含TiL_4/BP-ns復(fù)合微粒的PAO6只在20N載荷下表現(xiàn)出減摩作用,并且對磨損表面分析發(fā)現(xiàn)其磨損表面犁溝變深。將TiO_2與BP-ns以不同的理論質(zhì)量比復(fù)合后添加到基礎(chǔ)油PAO6中,采用正交試驗(yàn)方法研究其在Si_3N_4-TC4合金摩擦副的摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明:各因素對上試樣磨斑直徑的影響順序?yàn)檩d荷滑動速度理論質(zhì)量比濃度;當(dāng)添加TiO_2/BP-ns后,磨損表面的粘著磨損的程度減小;當(dāng)復(fù)合微粒中TiO_2與BP-ns理論質(zhì)量比為2:1時(shí)表現(xiàn)出更好的潤滑性能,可能是相對于其它質(zhì)量比的復(fù)合微粒,此種質(zhì)量比的復(fù)合微粒在磨損表面形成摩擦反應(yīng)膜不易被破壞。
【圖文】：

得了經(jīng)典的 Stribeck 曲線(如圖 1.1 所示數(shù)是最高的，而邊界潤滑狀態(tài)廣泛存在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的工況下也有相當(dāng)長時(shí)間是處摩擦系數(shù)能夠明顯改善摩擦副潤滑狀態(tài)

圖 1.2 黑磷結(jié)構(gòu)示意圖[13]Fig1.2 Structural schematic diagram of black phosphorus于二維黑磷的成功制備，使得二維材料領(lǐng)域又多離黑磷并對其性質(zhì)進(jìn)行研究成為相關(guān)領(lǐng)域工作者
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE624.82

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本文編號：2651600