不同碳原子数及羟基数醇中Ti 3 SiC 2 /Si 3 N 4 摩擦副的摩擦学性能
发布时间：2021-08-04 00:48
Ti3SiC2和Si3N4等陶瓷材料是一种潜在的生物燃料发动机及功能性运动部件材料,为研究其在醇类生物燃料及润滑剂中的摩擦学性能,利用往复式摩擦试验机研究Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在不同碳原子数直链醇（乙醇、丁醇、辛醇和十二醇）和不同羟基数醇（乙二醇和丙三醇）液体介质中的摩擦学性能。结果表明:Ti3SiC2/Si3N4在醇介质中的摩擦因数随碳原子数和羟基数的增加而减小,总体平均摩擦因数在0.06～0.11范围内变化,但丁醇中摩擦因数最高,为0.25;Ti3SiC2/Si3N4配副的磨损率均随碳原子数和羟基数的增加而减小,Ti3SiC2的磨损率在4.48×10-7～9.3...
【文章来源】：润滑与密封. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
醇类液体介质中摩擦试验示意图
图2所示为Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在不同碳原子数醇中摩擦因数随时间变化关系。在乙醇、辛醇和十二醇介质中,在30 min的摩擦试验过程中,摩擦因数均很平稳,无明显跑合期或跑合期很短。3种介质中的平均摩擦因数分别为0.11、0.08和0.06(见表1)。但是,在丁醇介质中摩擦因数很不稳定,从图2中的插图可以看出,丁醇中3次重复试验中,2次试验的摩擦因数在经历了约5 min的低摩擦跑合期后,迅速增大,之后增大趋势变缓,但摩擦因数的震动幅度持续增大;另一次摩擦因数在5 min的跑合期内迅速增大,最大时达到0.35,后降低至0.25。跑合期后摩擦因数保持在0.25左右至试验结束。在丁醇介质中3次摩擦试验的平均摩擦因数为0.25(见表1)。由此可见,Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在直链醇中的摩擦因数总体趋势是随碳原子数的增加而降低,但丁醇除外。表1 不同醇类液体介质中Ti3SiC2/Si3N4摩擦副 的平均摩擦因数和磨损率Table 1 Average friction coefficients and wear rates of Ti3SiC2/Si3N4 tribo-pair in different alcohols 液体介质 摩擦因数 磨损率K/(mm3·N-1·m-1) Ti3SiC2 Si3N4 乙醇 0.11±0.028 4.48×10-7±1.51×10-8 1.87×10-6±8.29×10-7 丁醇 0.25±0.07 9.01×10-8±2.47×10-8 4.05×10-6±4.87×10-7 辛醇 0.08±0.004 6 1.62×10-8±1.03×10-9 / 十二醇 0.06±0.003 2 9.33×10-9±2.31×10-10 / 乙二醇 0.09±0.001 5 2.88×10-8±8.34×10-10 2.91×10-7±5.54×10-8 丙三醇 0.07±0.003 7 1.43×10-8±6.78×10-10 3.36×10-7±4.72×10-8
与Ti3SiC2的磨损表面相对应,在乙醇和丁醇介质中Si3N4的磨损表面有明显的磨损痕迹,形成了明显的磨损球缺,并且磨损球缺表面布满了犁沟效应的沟槽(见图3(g)和(h))。在辛醇和十二醇介质中Si3N4的磨损表面比较特别,尽管磨损表面有轻微的犁沟效应,并分布有材料脱落留下的白色斑点,但在3D轮廓图上并没有形成磨损球缺(见图3(i)和(j)中的3D插图),因此,不能精确计算出这2种醇中Si3N4的磨损体积,在表1中未能给出2种介质中Si3N4的磨损率。在乙二醇和丙三醇介质中Si3N4形成了明显的磨损球缺(见图3(k)和(l)),且表面有犁沟效应留下的沟槽,但犁沟效应较在乙醇和丁醇介质中要轻微。综上所述,在乙醇和丁醇介质中Ti3SiC2和Si3N4摩擦配副犁沟效应是造成高摩擦因数的主要原因。在碳链更长的辛醇和十二醇介质中以及多元醇介质中犁沟效应轻微,摩擦因数相应地降低到0.1以下。对于犁沟效应明显的材料磨损表面,磨粒磨损是材料磨损的一个重要方面。
本文编号：3320652
【文章来源】：润滑与密封. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
醇类液体介质中摩擦试验示意图
图2所示为Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在不同碳原子数醇中摩擦因数随时间变化关系。在乙醇、辛醇和十二醇介质中,在30 min的摩擦试验过程中,摩擦因数均很平稳,无明显跑合期或跑合期很短。3种介质中的平均摩擦因数分别为0.11、0.08和0.06(见表1)。但是,在丁醇介质中摩擦因数很不稳定,从图2中的插图可以看出,丁醇中3次重复试验中,2次试验的摩擦因数在经历了约5 min的低摩擦跑合期后,迅速增大,之后增大趋势变缓,但摩擦因数的震动幅度持续增大;另一次摩擦因数在5 min的跑合期内迅速增大,最大时达到0.35,后降低至0.25。跑合期后摩擦因数保持在0.25左右至试验结束。在丁醇介质中3次摩擦试验的平均摩擦因数为0.25(见表1)。由此可见,Ti3SiC2/Si3N4摩擦副在直链醇中的摩擦因数总体趋势是随碳原子数的增加而降低,但丁醇除外。表1 不同醇类液体介质中Ti3SiC2/Si3N4摩擦副 的平均摩擦因数和磨损率Table 1 Average friction coefficients and wear rates of Ti3SiC2/Si3N4 tribo-pair in different alcohols 液体介质 摩擦因数 磨损率K/(mm3·N-1·m-1) Ti3SiC2 Si3N4 乙醇 0.11±0.028 4.48×10-7±1.51×10-8 1.87×10-6±8.29×10-7 丁醇 0.25±0.07 9.01×10-8±2.47×10-8 4.05×10-6±4.87×10-7 辛醇 0.08±0.004 6 1.62×10-8±1.03×10-9 / 十二醇 0.06±0.003 2 9.33×10-9±2.31×10-10 / 乙二醇 0.09±0.001 5 2.88×10-8±8.34×10-10 2.91×10-7±5.54×10-8 丙三醇 0.07±0.003 7 1.43×10-8±6.78×10-10 3.36×10-7±4.72×10-8
与Ti3SiC2的磨损表面相对应,在乙醇和丁醇介质中Si3N4的磨损表面有明显的磨损痕迹,形成了明显的磨损球缺,并且磨损球缺表面布满了犁沟效应的沟槽(见图3(g)和(h))。在辛醇和十二醇介质中Si3N4的磨损表面比较特别,尽管磨损表面有轻微的犁沟效应,并分布有材料脱落留下的白色斑点,但在3D轮廓图上并没有形成磨损球缺(见图3(i)和(j)中的3D插图),因此,不能精确计算出这2种醇中Si3N4的磨损体积,在表1中未能给出2种介质中Si3N4的磨损率。在乙二醇和丙三醇介质中Si3N4形成了明显的磨损球缺(见图3(k)和(l)),且表面有犁沟效应留下的沟槽,但犁沟效应较在乙醇和丁醇介质中要轻微。综上所述,在乙醇和丁醇介质中Ti3SiC2和Si3N4摩擦配副犁沟效应是造成高摩擦因数的主要原因。在碳链更长的辛醇和十二醇介质中以及多元醇介质中犁沟效应轻微,摩擦因数相应地降低到0.1以下。对于犁沟效应明显的材料磨损表面,磨粒磨损是材料磨损的一个重要方面。
本文编号：3320652
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3320652.html
