蓖麻油基纳米六方氮化硼流体润滑性能及其在切削中的应用

发布时间：2020-06-18 15:57

【摘要】：目前,润滑油大多由矿物油制成,但矿物油对人体健康和环境危害较大。蓖麻油由于具有良好的生物降解性、抗氧化性和优异的润滑性能,作为环保型润滑油和切削油日益引起人们的重视。此外,在润滑科学研究中,人们发现,某些微纳米颗粒添加剂能进一步降低摩擦系数、提高耐磨性。因此,本文研究蓖麻油六方氮化硼(hBN)纳米流体在不同工况下的润滑机理,并应用于粉末冶金零件的切削加工。研究了hBN纳米颗粒改性。通过A-151硅烷偶联剂对hBN纳米颗粒进行改性,改性后的hBN纳米颗粒呈现亲油疏水性。利用EDX分析了改性后hBN纳米颗粒亲油性能机理,改性后的hBN表面含有乙烯基,因而亲油性能得到增强。研究了改性前后hBN纳米粒子的稳定性,改性后纳米颗粒在蓖麻油中较为稳定。研究了不同浓度下纳米流体的粘度特性。5 wt%以及8 wt%纳米流体在低温条件下粘度明显高于蓖麻油,随着温度的升高,其差值逐渐收敛。对比分析了ASTM粘温方程与实验值,ASTM粘温方程能较好的预测本文中纳米流体的粘度温度关系。基于最小二乘法拟合了30℃时的纳米流体粘度-hBN浓度模型,拟合的模型能较好的预测各个温度的纳米流体粘度-hBN浓度关系。研究了不同工况下蓖麻油基纳米流体的润滑机理。在高速低载条件下,润滑处于混合润滑域,由于高粘度的原因,5 wt%hBN蓖麻油基纳米流体摩擦系数有21.74%的上升,但同时膜厚较大,因此磨损量有55.05%的下降。在低速高载条件下,润滑处于边界润滑域,1 wt%hBN蓖麻油基纳米流体摩擦系数下降30.2%,磨损量下降51.74%,这是因为纳米粒子主要起着滚动作用。在高速高载条件下,润滑从混合润滑向边界润滑过度,2 wt%所能起到的有效润滑作用时间相对蓖麻油提高了21.51%,这是由于滚动作用避免表面激烈接触,从而降低产热,使得有效润滑时间增长。研究了蓖麻油纳米流体润滑下工件表面质量以及刀具磨损情况。1 wt%hBN蓖麻油基纳米流体相比蓖麻油钻削切削力下降明显,工件表面粗糙度下降了26.3%,刀具表面磨损明显改善。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG501.5
【图文】：

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【参考文献】