钢质摩擦副在微-纳米固体添加剂磨合油中磨合机制研究
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MoS2晶体属于六方晶系,为典型三明治结构的层状化合物,每个平面层为S-Mo-S的结构,层内Mo和S以共价键结合为三方柱面体结构,层间以微弱的范德华力维系,因此,层状的MoS2容易受外界环境的影响破坏层与层之间的堆垛结构,并形成较为稳定的薄层,当MoS2用作润滑剂时,层状MoS2会转移到金属表面,缓和摩擦和磨损,这一性质使其在摩擦润滑领域有很好的应用,20世纪50年代,普通MoS2就作为固体润滑剂得到了广泛应用。
纳米材料是指至少有一维尺寸为纳米级别的材料,而当材料的尺寸缩小至纳米级别时,会凸显处诸如小尺寸效应、界面效应、量子隧道效应等性能特点。
研究表明,一些纳米尺度的固体粒子加入到润滑油中,可以明显提升润滑油的性能,展现出许多优于传统添加剂的特点。
近年来,将纳米MoS2用作润滑油添加剂得到了广泛关注,本文主要介绍纳米MoS2作为润滑油添加剂的润滑机理。
润滑机理1物理吸附/沉积作用学者们普遍认为,典型的MoS2晶体为层状结构,层与层之间以范德华力连接,在摩擦产生的剪切应力下层状结构剥离,并吸附到摩擦表面,这一过程对抗磨减摩有显著作用,如图1所示摩擦过程中纳米MoS2的层状剥离Wu等研究了纯MoS2和硼酸锌/MoS2纳米复合材料的摩擦学性能,研究发现当使用纯纳米MoS2作为添加剂时,有缺陷的MoS2纳米片和部分氧化的MoS2纳米片会导致润滑不良,在润滑油中加入硼酸锌/MoS2纳米复合材料时,具有极压性能的硼酸锌纳米颗粒能有效地填充MoS2纳米片的表面缺陷,并连续提供保护膜,以进一步降低摩擦系数,提高承载能力。
还有学者指出,纳米MoS2可以填充摩擦表面的微裂纹区域,对磨损位置起到了修复作用化学吸附/反应膜纳米MoS2扩散能力强、表面能高、颗粒表面缺陷结构多,容易参加摩擦化学反应。
有学者报道,在钢制摩擦副中纳米MoS2可以生成含FeS、FeSO4等产物的化学反应膜,反应膜的形成减少了摩擦基体的直接接触,降低了摩擦磨损,图2展示了纳米MoS2参加摩擦化学反应的一种典型方式。
一对钢-钢摩擦副摩擦磨损的原位动态研究摘要:钢-钢摩擦副摩擦磨损是各种工业设备中最常见的故障之一。
本研究通过利用原位动态研究技术,对钢-钢摩擦副进行了磨损机理及生命周期的研究。
实验采用了一台导轨滑块式磨损试验机,通过程序控制拖曳速度和压力,对钢-钢摩擦副进行了实验。
在实验过程中,通过利用光学显微镜观察摩擦副表面形貌的变化,利用扫描电子显微镜观察摩擦副的微观结构,利用表面形貌仪测量摩擦副的摩擦系数,来研究钢-钢摩擦副的磨损机理。
结果表明,钢-钢摩擦副磨损机理包括微观切削、疲劳磨损以及热膨胀等过程。
不同的磨损机理在不同的摩擦环境下占据了不同的比例。
通过实验数据的分析,提出了钢-钢摩擦副的寿命预测模型。
研究的主要成果在于对钢-钢摩擦副磨损机理和表面形貌的变化进行了详细的研究和分析,提出了寿命预测模型,为工业生产中的钢-钢摩擦副运用提供了理论支持。
关键词:钢-钢摩擦副,磨损机理,寿命预测模型,原位动态研究Abstract:Frictional wear of steel-steel friction pairs is one of the most common failures in various industrial equipments. In this study, the wear mechanism and life cycle of steel-steel friction pair were studied by using in-situ dynamic study technique.An experimental rail sliding block wear tester was used to control the dragging speed and pressure by program, the steel-steel friction pair was tested. During the experiment, the changes of surface morphology of the friction pair were observed by using optical microscope, the microstructure of the friction pair was observed by scanning electron microscope, and the friction coefficient of the friction pair was measured by using surface profilometer, to study the wear mechanism of steel-steel friction pair.The results showed that the wear mechanism of steel-steel friction pair included micro-cutting, fatigue wear and thermal expansion process. Different wear mechanisms occupied different proportions under different friction environments. Through the analysis of experimental data, a life prediction model for steel-steel friction pair was proposed.The main achievements of the study are the detailed research and analysis on the wear mechanism and surface morphology changes of steel-steel friction pair, and the proposed life prediction model providing theoretical support for the application of steel-steel friction pair in industrial production.Keywords: steel-steel friction pair, wear mechanism, life prediction model, in-situ dynamic study.此研究对于钢-钢摩擦副的生命周期及寿命进行了详细研究,提出了寿命预测模型,这对工业生产的运用具有重要意义。
纳米二硫化钼(MoS2)在润滑材料中的研究进展摘要:本文介绍了MoS2的润滑性状、纳米MoS2的性能。
对纳米MoS2在轧制液、机械油、铜合金拉拔润滑脂和空间润滑材料中的摩擦学应用与研究现状进行了综述,并对比了微米级与纳米级MoS2在使用中的效果。
对未来纳米MoS2在润滑材料中的应用与研究进行了展望。
关键词:纳米MoS2;润滑材料;摩擦The research progress of molybdenum disulfidenanoparticles(MoS2) in lubrication materialsAbstract: This paper describes the lubricating properties of MoS2and the performance of nano-MoS2. Nano-MoS2on the rolling fluid, mechanical oil, copper alloy drawing grease and space lubrication materials’ tribology applications and research status are reviewed. The micron and nano-level effect of MoS2 in use is compared. Nano-MoS2 lubricating materials application and research in the future are discussed.Key words: nano-MoS2; lubrication materials; friction0 引言二硫化钼(MoS2)用作固体润滑剂已有50多年的历史,是应用最广泛的固体润滑剂。
在相同条件下,含MoS2的粘结固体润滑膜在真空中的摩擦系数约为大气中的1/3,而耐磨寿命比在大气中高几倍甚至几十倍。