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纳米CaCO_3作为减摩抗磨润滑油添加剂的研究

作　者: 孙秋艳
导　师: 郭春丽
学　校: 河北理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 润滑油添加剂 纳米碳酸钙 纳米锌 减摩抗磨
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 27次
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内容摘要


随着机械制造业的发展,润滑油及其添加剂的需求量逐年增加,而且对润滑油的性能要求也越来越高。近年来,纳米材料的出现为润滑油添加剂的发展提供了一个新的选择。采用理论与实验相结合的方法,通过化学分析试验、电镜分析以及摩擦磨损性能试验等,研究纳米粒子作为润滑油添加剂的摩擦学性能,达到预期的效果。采用铝酸酯偶联剂将纳米碳酸钙进行湿法改性,改善纳米粒子在润滑油中的分散稳定性,通过活化度和吸油值指标来确定铝酸酯改性剂用量在2.5%时为最佳用量,并通过在液体石蜡中的沉降体积验证了此改性剂为最佳剂量,给出了偶联剂的表面改性机理。将改性纳米CaCO3和纳米Zn按质量分数进行配比,将纳米粒子混合物加入到液体石蜡中。通过四球试验机考察在一定载荷作用下的最大无卡咬负荷PB值和磨斑直径D值;通过摩擦磨损试验机来测定润滑油的摩擦系数μ,考察润滑油的摩擦性能。试验表明,在基础油中加入少量的纳米粒子后润滑油的减摩抗磨性能均有提高,且纳米粒子以混合物方式加入要比单独加入效果好。纳米碳酸钙、纳米锌的组合粒子的最佳配比为1:1,总浓度为0.6%。将含有不同配比添加剂的油样分别进行稳定性试验和防锈性能测试。试验结果表明,润滑油的稳定性能良好,其防锈性能也较好。将配比为1:1,总浓度为0.6%的纳米粒子加入到牌号为460齿轮油中,添加纳米粒子润滑油的齿轮效率比原有润滑油效率提高1%。利用扫描电镜和透射电镜等研究了纳米粒子的减摩抗磨机理:在摩擦过程中,纳米CaCO3可以在磨擦表面形成含有CaCO3和由其分解而成CaO的保护膜,从而表现出较好的摩擦学性能。纳米锌与固体表面相结合,形成一个光滑的保护层,同时填塞微划痕,起到修复作用。纳米粒子组合物用作润滑油添加剂具有良好的摩擦学性能,从而能大幅度降低接触表面的摩擦和磨损。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-16
  1.1 纳米微粒作为润滑油添加剂的研究现状  10-11
  1.2 碳酸钙改性剂的种类  11-13
  1.3 金属纳米粉体作为润滑油添加剂的研究  13
  1.4 研究内容和研究方法  13-16
2 纳米粒子添加剂的研制  16-38
  2.1 纳米碳酸钙粒子的表面处理  16-23
    2.1.1 表面改性剂的选用  17
    2.1.2 主要实验原料  17-18
    2.1.3 主要实验设备  18
    2.1.4 纳米碳酸钙表面改性方法  18-19
    2.1.5 测试分析方法  19-21
    2.1.6 纳米碳酸钙改性结果确定  21-23
    2.1.7 纳米CaCO_3 改性试验小结  23
  2.2 润滑油添加剂的摩擦学性能试验  23-36
    2.2.1 主要实验原料  24-26
    2.2.2 主要试验设备  26
    2.2.3 纳米粒子在基础油中的添加方法  26-27
    2.2.4 复合纳米粒子添加剂润滑油的配制  27
    2.2.5 最大无卡咬负荷和磨斑直径的测定  27-29
    2.2.6 摩擦学性能测定  29-33
    2.2.7 摩擦学性能测定试验结果与讨论  33-36
    2.2.8 摩擦学性能试验小结  36
  2.3 本章小结  36-38
3 纳米粒子作为润滑油添加剂的性能评价  38-45
  3.1 润滑油的防锈性试验  38-39
  3.2 齿轮传动效率的测定  39-42
  3.3 稳定性试验  42-43
  3.4 摩擦性能试验  43
  3.5 本章小结  43-45
4 纳米粒子组合物抗磨减摩机理研究  45-56
  4.1 纳米微粒在润滑油中分散稳定性研究  45-52
    4.1.1 静电抗团聚理论  46-48
    4.1.2 双电层排斥理论  48-51
    4.1.3 纳米粒子在润滑油中的分散稳定性  51-52
  4.2 纳米润滑油添加剂的作用机理  52-55
  4.3 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-61
附录A 摩擦学性能测定极差分析计算过程  61-63
附录B 纳米粒子添加量比例与润滑油摩擦学性能的关系  63-65
附录C 纳米粒子添加量浓度与润滑油摩擦学性能的关系  65-67
致谢  67-68
导师简介  68-69
作者简介  69-70
学位论文数据集  70

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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