锌—镁—铝类水滑石及其煅烧产物摩擦性能与减摩抗磨机理研究
[Abstract]:The hydrotalcite-like compounds have typical layered structure, various kinds of laminar elements and interlayer anions, which are widely used in the fields of catalysis, ion exchange, adsorption and so on. Under shear stress, the hydrotalcite-like stone is relatively sliding between layers, which has a unique advantage as extreme pressure antiwear material. The friction properties of magnesium aluminum hydrotalcite, zinc aluminum hydrotalcite and zinc magnesium aluminum hydrotalcite in four-ball friction test, pin-block friction test (reciprocating motion test) and pin-disk friction test (unidirectional rotation type) are systematically evaluated in this paper. The friction behavior of calcined products of three kinds of hydrotalcite was studied innovatively. The friction and antiwear properties of hydrotalcite were compared with those of traditional extreme pressure antiwear agents graphite and molybdenum disulfide. By means of X-ray powder diffraction, scanning electron microscope, X-ray photoelectron spectroscopy and Auger electron spectroscopy, the composition, structure and microstructure of hydrotalcite and its calcined products were systematically analyzed. The surface composition and its variation of friction pairs were studied in depth, and the antifriction and antiwear mechanisms were discussed. The main results were as follows: 1000 oC calcined products of magnesium and aluminum hydrotalcite, excellent wear resistance of zinc aluminum hydrotalcite and its 850 oC calcined products. The diameter of wear spot is reduced to more than 18%. The optimum addition amount of zinc-magnesium-aluminum hydrotalcite is 0.5 wt.The antifriction and anti-wear effects are remarkable under high load (200 Nb400N) and suitable rotational speed. Compared with graphite and molybdenum disulfide, the wear resistance of hydrotalcite is better than that of graphite and molybdenum disulfide, which is related to its higher hardness and strength than graphite and molybdenum disulfide. In the pin-block friction test, the friction performance of hydrotalcite is affected by load. The worn surface of hydrotalcite contains ZnO (or MgO) ZnS, a variety of iron oxides and ferric organic compounds, carbon-oxygen bond organic compounds and graphite, etc. No Al elements are found, and the surface oxidation degree is high, and the carbon content is low. Zinc aluminum hydrotalcite and zinc magnesium aluminum hydrotalcite have synergistic effect with ZDDP to increase surface Zn content. The calcined products of hydrotalcite promote the deposition of Zn on the wear surface, and the wear resistance is remarkable. The content of Zn (or Mg) and the dense distribution of Zn and C in the smooth and smooth area of the surface are decreased, and the C element is deposited in the grooves of wear marks. The anti-friction and anti-wear mechanism of hydrotalcite and its calcined products are similar to each other, that is, the theory of self-repairing protective film, the protective film can be roughly divided into "carbon-rich layer", "oxygen-rich layer" and "transitional layer" from top to bottom. The thickness of about 100 nm.Zn and Mg are evenly distributed in the "oxygen-enriched layer". The hydrotalcite adsorbed on the worn surface and slid relatively under shear stress to release reactive oxygen species. Nanocrystalline particles fill the surface microcracks. Under the action of physics and tribochemistry, hydrotalcite forms protective film on metal surface, which can reduce friction and wear. The excellent wear resistance of the calcined products of hydrotalcite-like products is related to the particle support and mechanical polishing of spinel, which is the in-situ phase change product.
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB302.3
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本文编号:2257257
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