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层状磷酸锆作为锂基润滑脂添加剂及其与抗氧剂复配的摩擦学性能研究

发布时间:2018-03-28 02:05

  本文选题:α-ZrP 切入点:Cu-α-ZrP 出处:《太原理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着机械设备系统的复杂化与功能多元化的发展,越来越多的设备需要在重载、高速、高温等苛刻条件下运行,因此保持工件持久有效的使用备受关注。在润滑脂中添加固体润滑剂,是有效地减少能量损耗和延长机械部件寿命的重要手段。前期四球摩擦磨损试验机研究发现,α-ZrP和Cu-α-ZrP作为固体润滑添加剂的承载力和抗磨性能优于经典固体润滑剂MoS2。因此本文用高频线性往复摩擦磨损试验机评价了α-ZrP和Cu-α-ZrP作为锂基脂固体润滑添加剂的摩擦学性能,并分别用四球和往复摩擦磨损试验机重点对α-ZrP复配抗氧剂2,6-二叔丁基-4-甲基酚(BHT)和二苯胺(DPA)后的润滑性能进行了评价。主要研究内容及结论如下:1.在点接触线性往复运动模式下,通过改变载荷、频率、温度、时间系统地考察了α-ZrP、Cu-α-ZrP作为锂基脂固体润滑添加剂的摩擦磨损性能。在最优添加量5 wt.%下,α-ZrP脂的最高运行载荷为600 N,频率达到60 Hz;Cu-α-ZrP脂的最高运行载荷是500 N,频率为50 Hz;相同实验条件下的MoS2脂的运行载荷为300 N,频率上限是50 Hz。α-ZrP在60-100?C宽温范围内表现出优良且稳定的减摩、抗磨性能;Cu-α-ZrP则表现出低温下的减摩和抗磨性能优于高温。在载荷300 N,频率50 Hz,长时间往复运动120 min的条件下,α-ZrP脂仍表现出稳定的摩擦学性能。SEM、3D白光干涉仪和EDS对摩擦副表面的分析表明:α-ZrP脂和Cu-α-ZrP脂的摩擦副表面均有固体膜形成,但α-ZrP脂的磨损表面犁沟更浅更平整。在点接触线性往复运动模式下,作为固体润滑添加剂,α-ZrP的润滑性能的稳定性好于Cu-α-ZrP。2.在钢-钢点接触模式下,分别用四球和往复摩擦磨损试验机系统地研究了抗氧剂BHT和DPA与α-ZrP复配后的润滑性能。往复摩擦磨损试验机的结果表明:1.0 wt.%BHT+5.0 wt.%α-ZrP脂和1.0 wt.%DPA+5.0 wt.%α-ZrP脂的承载力分别达到600 N、500 N;体积磨损量比5.0 wt.%α-ZrP脂分别下降了29%和30%,复配后的抗磨性能有明显的提升。在运行载荷500N,线性往复运动5 h的条件下,1.0 wt.%BHT+5.0 wt.%α-ZrP脂和1.0 wt.%DPA+5.0 wt.%α-ZrP脂的的摩擦系数均保持在0.085,小于α-ZrP脂的0.100,下试件体积磨损量(10-4 mm3)依次为4.74、4.83,低于α-ZrP脂的101.02。抗氧剂的加入减少了磨损,延长了α-ZrP脂的寿命。3.四球摩擦磨损试验机的结果表明:1.0 wt.%BHT+5.0 wt.%α-ZrP脂和1.0 wt.%DPA+5.0 wt.%α-ZrP脂的抗烧结负荷均保持在1960 N,而承载负荷由1235 N分别下降至784 N和696 N。长磨失效负荷由α-ZrP脂的1078 N下降至980 N和882 N。抗氧剂的加入使α-ZrP脂承载力有所下降,但仍保持了其良好的减摩和抗磨能力。SEM、3D白光干涉仪和EDS对摩擦副表面的分析表明:α-ZrP及α-ZrP与抗氧剂复配后,在摩擦副表面都有固体膜覆盖。
[Abstract]:With the complication of mechanical equipment system and the development of diversified functions, more and more equipments need to run under harsh conditions such as heavy load, high speed, high temperature, etc. Therefore, the maintenance of durable and effective use of workpieces is of great concern. Add solid lubricants to lubricating greases, It was found that 伪 -ZrP and Cu- 伪 -ZrP were superior to classical solid lubricant in bearing capacity and antiwear performance as solid lubricating additives. Therefore, the tribological properties of 伪 -ZrP and Cu- 伪 -ZrP as solid lubricating additives of lithium-base lithium-base grease were evaluated by using a high-frequency linear reciprocating friction and wear tester. The lubricating properties of 伪 -ZrP mixed antioxidant 2zr 6-di tert-#china_person0# -4methylphenol (BHT) and diphenylamine (DPA) were evaluated with four-ball and reciprocating friction and wear tester respectively. The main contents and conclusions of the study were as follows: 1. In reciprocating mode, By changing the load, the frequency, the temperature, The friction and wear properties of 伪 -ZrP Cu- 伪 -ZrP as a solid lubricating additive for lithium-base grease were systematically investigated in this paper. Under the optimum addition amount of 5 wt.%, the maximum operating load of 伪 -ZrP grease was 600 N, and the maximum operating load of 伪 -ZrP grease reached 60 Hzn Cu- 伪 -ZrP grease was 500 N and the frequency was 500 N. Under the same experimental conditions, the operating load of MoS2 lipids is 300N, and the upper limit of frequency is 50Hz. 伪 -ZrP at 60-100? C shows excellent and stable antifriction in the wide temperature range. The antiwear property of Cu- 伪 -ZrP is superior to that of high temperature at low temperature. Under the condition of 300N load, 50 Hz frequency and 120 min long reciprocating motion, 伪 -ZrP grease still shows stable tribological properties. SEM3D-white light interferometer and EDS pair. The surface analysis of friction pairs shows that solid films are formed on the surfaces of both 伪 -ZrP lipids and Cu- 伪 -ZrP lipids. However, the ploughing surface of 伪 -ZrP grease is more shallow and smooth. As a solid lubricating additive, the stability of 伪 -ZrP is better than that of Cu- 伪 -ZrP.2.In the point contact mode, 伪 -ZrP is more stable than Cu- 伪 -ZrP.2in the linear reciprocating mode of point contact, the stability of 伪 -ZrP is better than that of Cu- 伪 -ZrP.2. The lubricity of antioxidant BHT and DPA combined with 伪 -ZrP was systematically studied by four-ball and reciprocating friction and wear tester respectively. The results of the reciprocating friction and wear tester showed that the bearing capacity of 1% 1.0 wt.%BHT 5.0 wt.% 伪 -ZrP grease and 1.0 wt.%DPA 5.0 wt.% 伪 -ZrP grease were respectively up to 1.0%. The volume wear ratio of 5.0 wt.% 伪 -ZrP resin decreased by 29% and 30%, respectively, and the antiwear performance of the blend was improved obviously. The friction system of 1.0 wt.%BHT 5.0 wt.% 伪 -ZrP lipid and 1.0 wt.%DPA 5.0 wt.% 伪 -ZrP lipid was obtained under the condition of operation load of 500N and linear reciprocating motion of 5 h. The volume wear of the lower sample was 4.74 ~ 4.83, which was lower than that of 伪 -ZrP resin 101.02.The addition of antioxidant reduced the wear of the sample, and the wear rate of the sample was 10 ~ (-4) mm ~ (-3), which was lower than that of 伪 -ZrP lipid. The life of 伪 -ZrP grease was prolonged. The results of four-ball friction and wear tester showed that the anti-sintering load of 1: 1.0 wt.%BHT 5.0 wt.% 伪 -ZrP grease and 1.0 wt.%DPA 5.0 wt.% 伪 -ZrP grease remained at 1960 N, while the bearing load decreased from 1235 N to 784N and 696N respectively. From 1078 N of 伪 -ZrP lipids to 980N and 882Ns, the bearing capacity of 伪 -ZrP lipids decreased with the addition of antioxidant. But its good antifriction and antiwear ability. SEMN 3D white light interferometer and EDS analysis of friction pair surface show that 伪 -ZrP and 伪 -ZrP mixed with antioxidant have solid film covering on the friction pair surface.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE624.83

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本文编号:1674253

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