纳米复合自修复添加剂发动机台架试验研究

通过WD615．67行车用6缸柴油机发动机台架试验,研究了含有纳米铜材料的纳米复合添加剂对发动机动力性能的影响,试验前后对发动机主要摩擦副尺寸进行了测量。结果表明,纳米复合添加剂对发动机不同材料的摩擦副均有较好的抗磨效果,特别是在缸套等摩擦部位出现了“负磨损”,实现了摩擦副表面的原位动态自修复。添加纳米复合添加剂后有效地降低了比油耗,减少了机械功率损失, 提高了发动机的功率,改善了发动机的动力性能。     

纳米硼酸镧的制备、表征及其在水介质中的摩擦学性能

采用化学沉淀法合成了硼酸镧纳米微粒,利用透射电镜、热分析仪、FT-IR光谱仪对其结构进行了表征,采用四球摩擦试验机考察了其在水介质中的摩擦学行为,并用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析了磨损表面形貌和主要元素的化学状态.结果表明,纳米硼酸镧作为水基润滑添加剂能显著提高水的抗磨减摩性能,添加剂在摩擦过程中发生了摩擦化学反应,在摩擦副表面生成了含La2O3,B2O3,FeO和Fe2O3的复合润滑膜,有效地提高了水的抗磨减摩性能.     

磨合预处理对有机钼添加剂摩擦学性能的影响

采用MMW-1万能摩擦磨损试验机,考察了磨合预处理工况(时间、载荷)对两种有机钼添加剂在CF-4 15W-40柴油机油中抗磨减摩性能的影响。采用扫描电子显微镜和能谱仪分析了磨斑表面形貌和表面元素组成。结果表明,适当的磨合预处理可有效增强有机钼添加剂在柴油机油中的抗磨减摩性能,且经过磨合预处理的磨斑表面形貌较没有处理时平整,添加剂主要功能元素在摩擦表面的质量分数增加。     

纳米铜润滑油添加剂的制备及其性能研究

采用KBH4液相还原法制备了具有面心立方结构,粒径约为40nm的纳米铜颗粒。利用环块摩擦磨损试验机考察了其作为添加剂在不同润滑油中的摩擦学性能,利用SEM、EDS等对摩擦表面进行了形貌、成分分析,探讨了纳米铜颗粒作为添加剂的作用机理。     

纳米SiO_2在润滑油中的高温摩擦学性能

采用多功能SRV试验机考察了纳米SiO2在菜籽油中的高温摩擦学性能,利用表面轮廓仪观察磨损表面形貌。结果表明,在恒定负荷试验中,纳米SiO2能明显改善菜籽油的高温减摩抗磨性能,在500℃时,摩擦因数仅为0.16,磨损量降低了80%以上。在连续加载的高温试验中,当试验温度为200℃时,纳米SiO2对菜籽油的减摩抗磨性能没有明显的改善;而当试验温度达到500℃时,纳米SiO2能明显地改善菜籽油的减摩抗磨性能,在大负荷(500N)的情况下更为突出。     

疏水性纳米TiO2制备及其在菜籽油中的摩擦磨损性能

以纳米TiO2为原料、硬脂酸为表面改性剂,通过超声反应制备了疏水性纳米TiO2（SA-TiO2）;采用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪及接触角测量仪对其微结构进行了表征。以SA-TiO2为润滑油添加剂,在四球试验机上考察了其在菜籽油中的摩擦磨损性能,并利用SEM观察钢球表面磨斑形貌,用能谱仪（EDS）和X射线光电子能谱仪（XPS）分析了钢球表面磨斑的化学成分。结果表明：SA-TiO2为疏水性单分散球状颗粒,其平均直径约为20 nm;SA-TiO2能够提高菜籽油的抗磨减摩性能,当SA-TiO2的质量分数为1%,菜籽油的抗磨减摩性能达到最佳;钢球表面磨斑的EDS和XPS分析表明,纳米微粒在钢球摩擦表面形成了一层含菜籽油和SA-TiO2的吸附膜,在摩擦剪切作用下,发生摩擦化学反应生成了一层含钛、铁氧化物的边界润滑膜,这种边界润滑膜起到了良好的润滑作用。     

Cu/C复合型润滑添加剂减摩抗磨性能研究

将纳米Cu和纳米金刚石复配成Cu/C复合添加剂,对其在500SN基础油中的减摩抗磨性能进行了研究.结果表明,加入了Cu/C复合添加剂的试油能明显改善500SN基础油的摩擦学性能:当纳米Cu添加量为4%,纳米C添加量为2%时,加入了Cu/C复合添加剂的试油减摩性能最好,同500SN空白试油相比,摩擦因数可降低94.8%;...     

环烷酸铅作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

环烷酸铅具有良好的抗磨损能力和减摩性能，其中含铅量为２０％的环烷酸铅添加剂使基础油的抗磨性能提高４０％，减摩性能提高３０％。ＳＥＭ分析显示钢球磨痕和犁沟较浅，且有含铅沉积物生成。由此推断出有机铅盐在摩擦副表面形成吸附膜，且部分吸附膜发生摩擦化学反应，产生了其有抗磨减摩作用的铅氧化物转化膜，从而起到了改善摩擦磨损性能的作用。     

超声作用下摩擦频率及载荷对GCr15/45钢摩擦副摩擦学性能的影响

在有和无超声振动条件下,分别考察了不同摩擦频率、摩擦载荷对GCr15/45钢摩擦副的减摩抗磨性能影响,初步探讨了油润滑条件下的超声润滑机理.结果表明:超声振动可以改善GCr15/45钢摩擦副的减摩抗磨性能,并使45钢表面磨痕变窄、磨痕深度降低、表面犁沟数量减少、磨粒磨损程度减轻.超声振动没有改变摩擦副间的磨损机理,但通过减少45钢表面所承受的正压力和有效阻止磨屑的二次磨粒磨损,改善了摩擦副间的摩擦磨损.     

MoDDP作润滑油添加剂的摩擦学性能

利用四球摩擦磨损试验机对MoDDP的摩擦学性能进行了考察;使用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线分析仪(EDS)分析了磨斑表面微观形貌及元素组成,探讨了MoDDP的润滑作用机理。结果表明:MoDDP具有良好的抗磨减摩和极压性能,392 N载荷下抗磨减摩效果最佳;1%和0.75%分别为油品最佳减摩和最佳抗磨的MoDDP添加量。SEM和EDS分析结果表明,S、P、Mo等MoDDP特征元素参与了摩擦过程,反应生成的含S、P、Mo化合物在提高油品润滑性能方面发挥了重要作用。     

超细矿物微粉改善2号坦克润滑脂摩擦学性能研究

采用球盘式摩擦磨损试验机，研究了羟基硅酸盐超细矿物微粉作为2号坦克润滑脂添加剂对钢／钢摩擦副的润滑性能，利用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）和X射线能谱仪（Energy Dispersive Spectrometry，EDS）分析了磨痕表面形貌及典型元素的面分布情况。结果表明：超细矿物微粉可显著改善2号坦克润滑脂的抗磨减摩性能，含2wt％矿物微粉的润滑脂同单一2号润滑脂相比，摩擦系数降低了约44％，钢盘磨损率降低了约70％，这与羟基硅酸盐可在摩擦表面形成一层富含O，Si，Mg，Al等元素的摩擦表面膜密切相关。     

Enhancement of wear and ballistic resistance of armour grade AA7075 aluminium alloy using friction stir processing

Industrial applications of aluminium and its alloys are restricted because of their poor tribological properties. Thermal spraying, laser surfacing, electron beam welding are the most widely used techniques to alter the surface morphology of base metal. Preliminary studies reveal that the coating and layering of aluminium alloys with ceramic particles enhance the ballistic resistance. Furthermore, among aluminium alloys,7075 aluminium alloy exhibits high strength which can be compared to that of steels and has profound applications in the designing of lightweight fortification structures and integrated protection systems. Having limitations such as poor bond integrity, formation of detrimental phases and interfacial reaction between reinforcement and substrate using fusion route to deposit hard particles paves the way to adopt friction stir processing for fabricating surface composites using different sizes of boron carbide particles as reinforcement on armour grade 7075 aluminium alloy as matrix in the present investigation. Wear and ballistic tests were carried out to assess the performance of friction stir processed AA7075 alloy. Significant improvement in wear resistance of friction stir processed surface composites is attributed to the change in wear mechanism from abrasion to adhesion. It has also been observed that the surface metal matrix composites have shown better ballistic resistance compared to the substrate AA7075 alloy. Addition of solid lubricant Mo S2 has reduced the depth of penetration of the projectile to half that of base metal AA7075 alloy. For the first time, the friction stir processing technique was successfully used to improve the wear and ballistic resistances of armour grade high strength AA7075 alloy.     

摩擦条件对纳米铜润滑添加剂减摩性能影响的研究

研究了摩擦速度、载荷和摩擦表面处理方式等摩擦条件,对纳米铜润滑添加剂减摩性能的影响,发现摩擦速度较高时,载荷增加使摩擦因数明显降低;在低载荷时摩擦速度的减小,使摩擦因数降低了17%,载荷增大后摩擦速度的变化,对摩擦因数的影响减小.摩擦表面抛光处理,使摩擦因数降低为磨削处理时的74%.     

几种固体润滑层的减摩抗磨性能与耐腐蚀性能研究

在MFT-R4000摩擦磨损试验机上考察了几种固体润滑层的减摩抗磨性能,并利用电化学工作站研究了其腐蚀电流和腐蚀电位的变化情况,分析了磨损表面的形貌和硫元素的化学价态变化。几种改性表面的耐腐蚀性能从好到坏的顺序为：NSL层〉SLD层〉离子渗硫〉基体;抗磨性能从好到坏的顺序为：NSL层〉SLD层〉离子渗硫〉基体;摩擦因数从大到小的顺序为：基体〉离子渗硫〉SLD层〉NSL层。NSL层的耐腐蚀性能和抗磨减摩性能最好,原因主要是基础油和纳米材料的润滑作用和屏蔽作用。     

磁流变液的摩擦与润滑

采用四球摩擦磨损试验机考察了羰基铁-矿物油体系磁流变液和基础油摩擦系数随时间的变化曲线、磨斑直径,用扫描电镜观察了磨痕表面形貌.结果表明,与基础油相比,磁流变液的摩擦加剧,润滑性能降低,磁性颗粒是导致其润滑性能下降的首要原因;摩擦磨损机理主要是磨粒磨损,表现为犁沟效应.     

管壳式换热器强制对流换热与阻力特性研究

用实验与软件模拟相结合的方法研究了波纹管与直管的换热性能和阻力特性.壳程采用通入高温烟气,测试了不同水量情况下波纹管的平均对流换热系数和阻力系数,拟合出了所测参数范围内的换热和阻力关联式,并比较了相同管径的波纹管与直管的换热效果.为波纹管在换热领域的应用提供一些依据.     

激光制备多层结构的软质基底耐磨类金刚石膜

为提高金属铜软基底的耐磨、抗蚀能力，采用脉冲激光沉积技术制备了金属铜基底上的多层结构类金刚石保护膜；其中的碳化硅-类金刚石循环层避免了类金刚石膜层中内应力的累积，降低了功能类金刚石层破裂的风险，碳化硅持力层降低了软质铜基底与高硬度类金刚石层的硬度差，金属钛层则使得铜基底与上层碳化硅层牢固结合。实验测试表明，多层结构类金刚石保护膜在铜基底上附着牢固，可通过美军标MIL-48497A规定的重摩擦和国军标GJB150.5A-2009规定的高低温冲击试验，同时能够承受弱碱溶液的腐蚀；摩擦系数低、处于0.093以下，耐磨性能好、2 h摩擦未见磨痕。针对不同金属基底特性改进工艺，该技术可应用于存在腐蚀性环境中机械工具的抗磨保护膜。     

润滑脂自修复性能的研究

采用质量分析法,通过四球摩擦磨损试验,分析了两种自修复添加剂三氟化镧和层状硅酸钠的摩擦学性能和自修复性能;通过XPS和EDS分析添加剂在磨斑表面的沉积条件和情况,分析了影响它们的沉积因素和自修复条件;应用AES能谱仪分析磨斑表面元素沿深度的变化;应用SEM扫描电镜对修复前后的磨斑表面作了对比分析。通过对可能适合作为润滑脂自修复添加剂的两种材料的研究,筛选出对磨损表面具有显著修复效果且摩擦学性能优异的三氟化镧和层状硅酸钠,并提出了它们在润滑脂中的摩擦自修复作用机理。