合成纳米羟基硅酸镁的摩擦学性能研究

发布时间：2017-09-11 01:12

  本文关键词：合成纳米羟基硅酸镁的摩擦学性能研究

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【摘要】：羟基硅酸镁(Magnesium Silicate Hydroxide,MSH)作为一种润滑油添加剂可以使摩擦副与润滑介质发生反应,在磨损表面原位生成高硬度、强负荷的保护膜以补偿磨损。人工合成的羟基硅酸镁粉体在性能、粒度、纯度等方面有天然粉体不可比拟的优势。本文采用不同手段对水热法合成的12小时羟基硅酸镁粉体进行表征和摩擦学性能的研究。合成的羟基硅酸镁粉体颗粒外形轮廓清晰,尺寸均匀,粒度可达100nm。粉体主要物相为层状结构的叶蛇纹石,几乎没有杂质,且结晶程度很高。采用四球试验机和SRV试验机考察了羟基硅酸镁粉体的摩擦学性能,结果表明,具有高表面活性的羟基硅酸镁粉体极易在摩擦表面生成一层具有优良抗磨性能的反应膜,能显著降低磨损,但导致摩擦系数增大：羟基硅酸镁在润滑油中能有效提高油品的极压性能,扩大了润滑油的工作载荷范围。本文探讨了润滑油种类、试验载荷和转速等因素对合成羟基硅酸镁摩擦学性能的影响。结果显示：羟基硅酸镁与某些商业成品油中具有抗磨成分的添加剂相互抑制,共同作用会使二者抗磨作用失效：合成羟基硅酸镁适用于无任何添加剂的基础油,并且最佳添加含量因油品种类而异；载荷或转速越大,含羟基硅酸镁润滑油的减磨率越大,即合成粉在高载荷或高转速条件下性能发挥越好。为了解决羟基硅酸镁在润滑油中增大摩擦系数的问题,本文分别将二硫化钼、纳米石墨和多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWNTs)以不同含量耦合到羟基硅酸镁添加剂粉体中。结果发现：二硫化钼在润滑油中不能降低摩擦系数,与羟基硅酸镁协同作用无任何效果；纳米石墨和多壁碳纳米管在润滑油中随着添加含量的增大,摩擦系数逐渐下降,且二者分别与羟基硅酸镁复合均能有效降低摩擦系数。本文比较全面地研究和分析了合成羟基硅酸镁粉体作为润滑油添加剂的性能,并初步解决了羟基硅酸镁粉体在润滑油中增大摩擦的问题,为羟基硅酸镁的研究工作和工业应用提供了理论和实验支持。
【关键词】：水热合成 羟基硅酸镁 润滑油添加剂 摩擦学性能
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.2;TE624.82
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-20
• 1.1 摩擦学及润滑油添加剂12-13
• 1.1.1 概述12
• 1.1.2 润滑油添加剂12-13
• 1.2 羟基硅酸镁13-15
• 1.2.1 羟基硅酸镁的结构13-14
• 1.2.2 羟基硅酸镁的性质14
• 1.2.3 纳米羟基硅酸镁的制备14-15
• 1.3 羟基硅酸镁作为润滑油添加剂的研究现状15-18
• 1.3.1 羟基硅酸镁的摩擦学性能研究现状15-17
• 1.3.2 羟基硅酸镁的分散性能研究现状17
• 1.3.3 人工合成羟基硅酸镁研究现状17-18
• 1.3.4 羟基硅酸镁复合粉研究现状18
• 1.4 研究目的与意义18-19
• 1.5 本文研究内容19-20
• 2 研究方法20-26
• 2.1 试验设备及材料20-24
• 2.1.1 试验设备20-21
• 2.1.2 试验材料21-24
• 2.2 试验过程24
• 2.2.1 试验步骤24
• 2.2.2 摩擦学性能评价方法24
• 2.3 表征分析24-26
• 3 羟基硅酸镁粉体的分析26-38
• 3.1 XRD分析26-28
• 3.2 SEM分析28-29
• 3.3 IR分析29-31
• 3.4 摩擦学性能分析31-36
• 3.4.1 摩擦和磨损性能31-35
• 3.4.2 极压性35-36
• 3.5 本章小结36-38
• 4 试验条件变量对羟基硅酸镁摩擦学性能的影响38-52
• 4.1 润滑油种类的影响38-46
• 4.1.1 PAO系列38-41
• 4.1.2 5W-3041-43
• 4.1.3 500SN43-44
• 4.1.4 46~#液压油44-46
• 4.1.5 小结46
• 4.2 载荷因素的影响46-48
• 4.3 转速因素的影响48-50
• 4.4 本章小结50-52
• 5 羟基硅酸镁的摩擦性能改善试验52-74
• 5.1 MoS_2协同试验52-59
• 5.1.1 基础空白油试验53-54
• 5.1.2 羟基硅酸镁系列试验54-55
• 5.1.3 MoS_2系列试验55-57
• 5.1.4 羟基硅酸镁与MoS2协同系列试验57-59
• 5.2 纳米石墨协同试验59-64
• 5.2.1 纳米石墨系列试验59-61
• 5.2.2 羟基硅酸镁与纳米石墨协同系列试验61-63
• 5.2.3 磨斑形貌分析63-64
• 5.3 多壁碳纳米管协同试验64-72
• 5.3.1 多壁碳纳米管系列试验65-66
• 5.3.2 羟基硅酸镁与多壁碳纳米管协同系列试验66-68
• 5.3.3 磨斑形貌分析68-72
• 5.4 本章小结72-74
• 6 总结与展望74-76
• 6.1 总结74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果80-84
• 学位论文数据集84

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本文编号：827726