离子液体添加剂对流体动压润滑性能影响研究

发布时间：2017-04-01 21:02

  本文关键词：离子液体添加剂对流体动压润滑性能影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自2001年离子液体首次在摩擦学领域得到应用以来,对其作为新型润滑剂的研究至今方兴未艾。大量研究结果表明,离子液体润滑剂具有优异的摩擦学性能。但是,目前诸多研究主要通过测量摩擦力和磨斑表面分析来表征离子液体的摩擦和磨损性能,对离子液体的动压润滑性能的研究鲜有报道。润滑薄膜的厚度是衡量流体动压润滑性能的一个重要指标,因此,本文主要围绕离子液体作为添加剂对流体动压润滑性能的影响,利用多光束干涉原理直接测量润滑薄膜厚度的方法,开展了相关的试验和研究。具体研究内容和结果如下:(1)以极性润滑油PEG(聚乙二醇400)作为基础油,采用原位合成方法制备了几种离子液体作为添加剂,在研究组自制的面接触润滑油膜厚度测量装置上,利用多光束干涉原理对不同卷吸速度下的润滑薄膜厚度进行直接测量,将边界润滑引入到流体润滑,研究了离子液体添加剂对流体动压润滑性能的影响。实验结果表明:在流体动压润滑条件下离子液体作为极性润滑油添加剂具有优异的润滑性能,这可能归因于离子液体在润滑接触区的运动表面产生了界面效应,并且通过对试验后的滑块表面进行XPS分析证实了几乎无化学反应发生。同时,离子液体浓度和阴、阳离子的类型对其润滑薄膜厚度均有一定的影响。(2)以非极性润滑油PAO(PAO4和PAO8)作为基础油,选用与非极性润滑油相容性较好的季膦盐离子液体(季膦盐磷酸酯离子液体和季膦盐油酸离子液体)作为添加剂,首先在多功能摩擦磨损试验机上进行摩擦系数的测量,再利用研究组自行研发的点接触润滑油膜厚度测量装置,对不同卷吸速度下的润滑薄膜厚度进行直接测量,评价了离子液体添加剂在流体动压润滑下的润滑性能。结果显示,在流体动压润滑条件下离子液体作为非极性润滑油添加剂具有优异的润滑性能,这是由于在摩擦过程中阴、阳离子与PAO分子相互作用在摩擦副表面产生界面效应;离子液体浓度和阴离子链长对其润滑薄膜厚度均有一定的影响。最后通过对摩擦磨损试验的下试样磨损表面进行形貌分析,表明离子液体添加剂确实减小了摩擦磨损。(3)在润滑脂(12羟基硬脂酸锂基脂)中按一定的比例添加金属盐LiTFSI和季膦盐油酸离子液体,利用多功能摩擦磨损试验机和点接触润滑油膜厚度测量装置,对摩擦系数和油膜厚度进行测量,研究了离子液体添加剂对流体动压润滑性能的影响。结果表明:在流体动压润滑条件下离子液体作为润滑脂添加剂不仅具有优异的润滑性能,还具有良好的减摩抗磨能力,这可能归结于润滑脂具有较好的相容性和季膦盐离子液体本身的长链结构、较大的极性在摩擦过程中容易在摩擦副的表面产生界面效应;离子液体浓度对其润滑薄膜厚度也有一定的影响;并且季膦盐离子液体可以大大提高基础脂的承载能力。通过对摩擦磨损试验的下试样磨损表面进行形貌分析,证实了离子液体添加剂的减摩抗磨能力。
【关键词】：离子液体 薄膜厚度 流体动压润滑 有序吸附层 边界润滑膜
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH117.2
【目录】：

• 摘要9-11
• Abstract11-13
• 物理量名称及符号表13-15
• 第1章 绪论15-27
• 1.1 引言15-17
• 1.2 离子液体的概述17-20
• 1.2.1 离子液体的定义17-18
• 1.2.2 离子液体的种类18-19
• 1.2.3 离子液体的性质19-20
• 1.3 离子液体润滑剂发展历史及研究现状20-23
• 1.4 离子液体润滑剂的润滑机理23-25
• 1.5 本文主要研究内容25-27
• 第2章 实验设备及实验技术27-39
• 2.1 微型滑块面接触润滑膜厚测量系统27-31
• 2.1.1 测量系统总体结构27-29
• 2.1.2 伺服控制系统29
• 2.1.3 倾角调节装置及技术29-30
• 2.1.6 油膜厚度测量技术30-31
• 2.2 点接触润滑光干涉弹流油膜厚度测量系统31-36
• 2.2.1 测量系统总体结构31-32
• 2.2.2 运动控制系统32-33
• 2.2.3 图像采集及处理系统33-36
• 2.2.4 油膜厚度测量技术36
• 2.3 多功能摩擦磨损试验机36-37
• 2.4 扫描电子显微镜37-38
• 2.5 接触角测量仪38
• 2.6 本章小结38-39
• 第3章 离子液体的制备39-45
• 3.1 引言39
• 3.2 离子液体合成方法39-41
• 3.2.1 一步合成法39-40
• 3.2.2 两步合成法40
• 3.2.3 其他合成方法40-41
• 3.3 离子液体的原位合成法41-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 离子液体作为极性润滑油添加剂对流体动压润滑的影响45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 试验部分45-48
• 4.2.1 主要试剂45-46
• 4.2.2 物理化学性能及表征46-47
• 4.2.3 油膜厚度测量试验47-48
• 4.3 结果讨论48-54
• 4.3.1 离子液体添加剂对油膜厚度的影响48-49
• 4.3.2 离子液体浓度对油膜厚度的影响49-50
• 4.3.3 阴、阳离子类型对油膜厚度的影响50-51
• 4.3.4 表面润湿性对油膜厚度的影响51-54
• 4.4 磨损表面分析54-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第5章 离子液体作为非极性润滑油添加剂对流体动压润滑的影响57-67
• 5.1 引言57
• 5.2 试验部分57-60
• 5.2.1 主要试剂57-58
• 5.2.2 物理化学性能及表征58-59
• 5.2.3 摩擦磨损试验59
• 5.2.4 油膜厚度测量试验59-60
• 5.3 结果讨论60-66
• 5.3.1 离子液体浓度对摩擦系数的影响60-61
• 5.3.2 离子液体浓度对油膜厚度的影响61-63
• 5.3.3 不同载荷对油膜厚度的影响63-64
• 5.3.4 阴离子链长对油膜厚度的影响64-65
• 5.3.5 磨损表面形貌分析65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 离子液体作为润滑脂添加剂对流体动压润滑的影响67-75
• 6.1 引言67
• 6.2 实验部分67-69
• 6.2.1 主要试剂67-68
• 6.2.2 摩擦磨损试验68-69
• 6.2.3 油膜厚度测量试验69
• 6.3 结果讨论69-74
• 6.3.1 离子液体浓度对摩擦系数的影响69-70
• 6.3.2 离子液体浓度对油膜厚度的影响70-71
• 6.3.3 不同载荷对油膜厚度的影响71-72
• 6.3.4 磨损表面形貌分析72-74
• 6.4 本章小结74-75
• 结论75-77
• 参考文献77-83
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文83-85
• 致谢85

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本文编号：281269