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《中国矿业大学》 2008年
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纳米磁性液体黏性和流体润滑力学性能研究

王利军  
【摘要】: 由于纳米颗粒具有尺寸小、比表面积大、表面键形态不同于颗粒内部、表面原子配位不全及表面活性强等特性,在高技术新材料领域具有重要的研究和应用价值。正因如此,针对纳米微粒摩擦学性能的研究受到了广泛关注。业已发现,纳米颗粒作为润滑油添加剂通常表现出良好的抗磨性能、优异的极压性能和一定的减摩性能;此外,纳米材料在磨损表面的沉积可能对磨损表面起一定的修复作用。 纳米磁性颗粒具有磁性材料的特性,将其作为润滑油的添加剂,具有良好的摩擦学性能,可以提高基础油的抗磨和承载能力,并且具备普通润滑剂不具备的一系列优点:如在磁场作用下良好的自密封性能,不发生泄漏,不产生污染等,有非常好的应用前景。 目前针对磁性液体润滑的研究很少涉及磁场作用下纳米磁性液体润滑性能的研究,而关于变磁感应强度下磁性液体润滑性能的研究则更少,因此本文通过对MS-800四球试验机油杯的改进,在测试区域内产生可调磁场;利用改进后的油杯在四球机上测定了磁场作用下和无磁场作下时添加锰锌铁氧纳米磁性颗粒润滑油的摩擦学性能。四球机试验表明,纳米磁性颗粒可以明显改善基础油的摩擦学性能;另外通过对传统的旋转黏度计进行改进,测定了不同磁感应强度下纳米磁性液体的黏度,由于在磁场作用下磁粒将沿磁力线运动,这种运动会使悬浮粒子流动阻力增大,从而表现为黏度的增大,呈现了非牛顿特性;磁性液体黏度值随磁感应强度的增强而增大,是提高添加锰锌铁氧磁性颗粒润滑油的综合磨损值的主要要原因之一,综合磨损值最大可达基础液的1.43倍;其次纳米磁性颗粒中的Zn元素充当了极压剂作用,使润滑油的最大无卡绞负荷PB值提高26%,烧结负荷PD值提高100%。研究表明在所测定的试样中,质量分数为6%磁性流体的摩擦学性能最佳,相对于基础液而言磨斑直径降低了18.2%,综合磨损值提高了40%;然后通过对质量分数为6%的纳米磁性液体在不同磁感应强度下摩擦学性能的研究表明,对于质量分数为6%的纳米磁性液体而言,22mT为最佳磁感应强度。 通过对磨痕表面的SEM(扫描电镜)以及EDS(能量色散谱仪)分析,对添加纳米磁性颗粒在不同润滑状态下的减摩机理进行了讨论,认为纳米粒子对油品摩擦学性能改善主要是以下三个方面的原因:首先,由于吸附、微电磁场作用,导致纳米粒子在摩擦表面富集,使表面润滑膜的厚度和强度增加;其次,部分吸附在摩擦表面的纳米粒子发生摩擦化学反应,形成新的润滑膜;最后,纳米粒子可以对摩擦表面进行优化,如抛光、修复表面纳米级微坑和表面微损伤等。对于纳米磁性液体而言,在磁场作用下可以加速磁性颗粒在磨损表面的沉积,加速了润滑膜的形成和对表面纳米微坑和表面微损伤的修复,从而起到了良好的润滑效果。 最后本文对磁性液体润滑的径向滑动轴承问题进行了理论和数值研究,推导出了纳米磁性液体润滑作用下的Reynolds方程,并可扩展到其他非牛顿流体润滑问题,为进行基于磁性液体的滑动轴承流体动力润滑分析提供了理论依据。根据所推导得到的基于磁性液体润滑的广义雷诺方程,利用有限差分法,对磁性液体润滑轴径轴承的静特性进行了数值模拟,研究了不同浓度、间隙和磁感应强度对磁性液体轴承润滑性能的影响。数值研究表明,无磁场作用时,随着纳米磁性颗粒添加量的增加,有助于提高轴承的无量纲承载能力,最大增加了24.54%;在外加磁场作用下的磁性液体润滑轴承和无磁场作用时相比,油膜压力有所提高,摩擦学性能得到进一步改善;偏心率越大,轴承承载能力增加的幅度也越大;并且如果合理设计磁场分布,则完全可以达到零泄漏,这是普通轴承无法实现的,显示了磁性液体润滑轴承的优越性。数值模拟的结果与试验结果基本一致。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB383.1

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵丕智,王之珊,李秀琴;铁磁流体润滑的轴颈轴承研究[J];北京航空航天大学学报;1992年04期
2 朱润生,张建斌,王之珊;电场影响铁磁流体摩擦系数的试验研究[J];北京航空航天大学学报;1999年05期
3 池长青;铁磁流体润滑中的非牛顿流影响[J];北京航空航天大学学报;2001年01期
4 池长青;均匀磁场中铁磁流体润滑的平板滑块的性能[J];北京航空航天大学学报;2001年01期
5 刘维民,薛群基,周静芳,张治军;纳米颗粒的抗磨作用及作为磨损修复添加剂的应用研究[J];中国表面工程;2001年03期
6 孟宪瑛;王广义;吕国悦;;超顺磁性纳米粒子在肿瘤诊断与治疗中的应用[J];吉林大学学报(医学版);2007年01期
7 刘谦,徐滨士,许一,李新,史佩京,于鹤龙;纳米Cu添加剂润滑摩擦表面分析[J];材料工程;2005年02期
8 顾卓明,顾彩香,王仁兵,陈志刚;含纳米碳酸钙粒子润滑油的摩擦学性能研究[J];材料科学与工程学报;2005年02期
9 邱永胜;扬声器温升的预防与消除[J];电声技术;1999年09期
10 滕荣厚;浅谈磁性液体[J];粉末冶金工业;2001年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈文君;文庆珍;谢治民;;纳米二氧化硅在润滑剂中的应用[J];安徽化工;2007年02期
2 李国莲;王造奇;;动力波洗涤器的数值模拟研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年05期
3 纪献兵;林文贤;刘滔;;数值模拟在建筑一体化太阳房设计中的应用[J];中国建设动态.阳光能源;2005年06期
4 苗晓鹏,夏新涛;滚子轴承减振降噪技术的探讨[J];安阳工学院学报;2005年02期
5 汤国虎;;纳米硫化铜粉体的制备与应用研究现状[J];兵器材料科学与工程;2009年06期
6 吕永钢,刘静;基于肿瘤靶向热疗的磁性微/纳米颗粒研究进展[J];微纳电子技术;2004年09期
7 陈庆梅;宗小林;;磁性纳米材料及其在癌症诊疗中的应用[J];微纳电子技术;2009年06期
8 吴鹏;孙峤;付延庆;李学慧;;磁性液体场致界面不稳定性的实验研究[J];微纳电子技术;2011年03期
9 孙明礼;李德才;崔海蓉;何新智;;磁流体密封的磁场数值分析[J];北京交通大学学报;2008年01期
10 杨文明;李德才;何新智;孙明礼;;磁性液体密封结构中漏磁的研究[J];北京交通大学学报;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 魏德洲;高淑玲;刘文刚;;矿石旋流分选技术研究进展[A];2009中国选矿技术高峰论坛暨设备展示会论文[C];2009年
2 巴力颖;;热轧支承辊磨损模型的研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
3 孙浩洋;;超大椭圆比工况点接触Dowson膜厚公式的适用性研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
4 钮建良;彭旭东;孟祥铠;白少先;;LaserFace液体润滑端面密封性能研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
5 褚晓东;李霞;郭峰;王文;;恒倾角面接触薄膜润滑测量系统[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
6 谢素明;李晓峰;兆文忠;李娅娜;;CAE建模与工程验证[A];首届中国CAE工程分析技术年会暨2005全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2005年
7 赵鸿;刘玉玲;;贴体坐标变换技术在渗流计算中的应用[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
8 刘凯礼;李博;雷雨冰;张堃元;;宽高比对二元高超声速进气道性能的影响研究[A];第一届高超声速科技学术会议论文集[C];2008年
9 胡海洋;季辰;刘子强;白鹏;;大展弦比机翼亚声速静气动弹性数值计算研究[A];第十一届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2009年
10 黄建栋;吴颂平;;矢量喷流对无尾三角翼飞机气动特性的影响[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李润之;点火能量与初始压力对瓦斯爆炸特性的影响研究[D];山东科技大学;2010年
2 艾尚茂;管土耦合边界下海底悬跨管道涡激振动研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
5 张波;重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
6 欧礼坚;船舶螺旋桨及推进装置故障诊断关键技术研究与应用[D];华南理工大学;2010年
7 宋兵;桩侧摩阻力特性的研究[D];华南理工大学;2010年
8 程广贵;复合纳米薄膜制备及其摩擦学行为研究[D];江苏大学;2010年
9 付强;1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究[D];江苏大学;2010年
10 吴昊;滚动轴承动特性及轴承—转子系统动力学模型研究[D];华东理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟凡茂;煤矿主通风巷道中抑制瓦斯爆炸的细水雾两相流场数值分析[D];河南理工大学;2010年
2 苏超;变压吸附管道流体动力学特性研究[D];山东科技大学;2010年
3 李连举;轴流式通风机气动噪声分布特性的数值研究[D];山东科技大学;2010年
4 赵瑞;高速诱导轮离心泵的数值模拟与试验研究[D];浙江理工大学;2010年
5 张柯;逆变式磁粉探伤机的关键技术研究[D];郑州大学;2010年
6 韩芳明;船用换热式惯性滤清器物理场耦合计算[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 魏国亮;多级压气机三维流场数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孙海素;二维船用帆翼空气动力特性的数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 李铁军;多级除尘器气动性能分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 谈洋;动柱式卧式加工中心整机动态特性试验研究[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李德才,袁祖贻,靳志民;磁性流体静密封耐压能力近似计算法[J];北方工业大学学报;1997年01期
2 朱润生,张建斌,王之珊;电场影响铁磁流体摩擦系数的试验研究[J];北京航空航天大学学报;1999年05期
3 池长青;铁磁流体润滑中的非牛顿流影响[J];北京航空航天大学学报;2001年01期
4 杨华,刘淑艳,赵克强,章一鸣;铁磁流体粘度测量研究[J];北京理工大学学报;1995年01期
5 刘维民,薛群基,周静芳,张治军;纳米颗粒的抗磨作用及作为磨损修复添加剂的应用研究[J];中国表面工程;2001年03期
6 徐滨士,张伟,刘世参,马世宁,许一;现代装备智能自修复技术[J];中国表面工程;2004年01期
7 韩军;树脂浇注干式电力变压器绝缘积尘及其影响[J];变压器;2000年05期
8 欧忠文,徐滨士,丁培道,马世宁,乔玉林;纳米润滑材料应用研究进展[J];材料导报;2000年08期
9 顾卓明,顾彩香,王仁兵,陈志刚;含纳米碳酸钙粒子润滑油的摩擦学性能研究[J];材料科学与工程学报;2005年02期
10 韩丽华;金建新;宰学荣;杨尚林;;纳米SnO_2粉体团聚的控制[J];材料开发与应用;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张立德;;国内外纳米材料与纳米结构研究的最新进展[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 伞金福,朱宝亮,刘家浚,刘振民,董闯,张庆瑜;环氧树脂表面金属离子注入改性层的摩擦学性能研究[J];摩擦学学报;2001年02期
2 岳群峰;任俊芳;王宏刚;简令奇;杨生荣;;PTFE对纤维增强尼龙66材料摩擦学性能的影响[J];机械工程材料;2005年10期
3 李健;张晟卯;吴志申;张治军;党鸿辛;;功能化离子液体中Ag纳米微粒的制备及摩擦学性能研究[J];无机化学学报;2006年01期
4 聂芊;陈平;;豆油脂肪酸修饰二氧化钛纳米微粒的摩擦学性能研究[J];润滑与密封;2006年11期
5 顾彩香;朱冠军;李磊;田晓禹;朱光耀;;氧化物纳米粒子在润滑油中的摩擦学作用(英文)[J];Journal of Marine Science and Application;2009年01期
6 王利捷;王红波;;渗氮-渗硫复合处理对Ti-6Al-4V合金摩擦学性能的影响[J];铸造技术;2009年07期
7 杨海奎,马世宁,姜长军;纳米材料固体润滑干膜摩擦学性能研究[J];中国表面工程;2000年04期
8 李久盛,饶文琦,曾祥琼,刘维民,任天辉,徐新良;含硫和磷的苯并三氮唑衍生物作为菜籽油添加剂的摩擦学性能研究[J];摩擦学学报;2002年02期
9 李国禄,刘金海,李玉平,陈志云;纳米Si_3N_4颗粒填充铸型尼龙的摩擦学性能研究[J];河北工业大学学报;2002年01期
10 董凌,陈国需,方建华,李华锋;纳米微胶囊铜的摩擦学性能研究[J];合成润滑材料;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周仲荣;;摩擦学尺寸效应及相关问题的思考[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
2 袁明超;刘一静;王晓雷;;表面织构对活塞环/缸套摩擦副摩擦学性能的影响[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
3 江晓红;陆路德;杨绪杰;汪信;Struk V.A.;Skaskevich A.A.;;纳米类金刚石聚合物基复合材料的力学和摩擦学性能[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
4 杨广彬;柴单淘;熊秀娟;张晟卯;张平余;;纳米铜润滑油添加剂的制备及其摩擦学性能研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
5 高水英;张平余;;分子沉积聚合物纳米复合膜的摩擦学性能研究[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
6 王晓波;付兴国;刘维民;;油溶性Cu纳米微粒作为润滑油添加剂在成品油中的摩擦学性能研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
7 于波;孙初峰;高平;刘刚;梁永民;刘维民;;具有纳米厚度的复合润滑薄膜的制备和摩擦学性能的研究[A];TFC'05全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2005年
8 孙磊;赵喆;吴志申;张治军;;表面修饰Bi纳米微粒的制备及摩擦学性能[A];2006全国摩擦学学术会议论文集(二)[C];2006年
9 袁晓东;高永建;侯滨;范建忠;;纳米碳化硅作为柴油机润滑油添加剂的研究初探[A];第八届全国摩擦学大会论文集[C];2007年
10 徐洮;陈建敏;赵家政;;铝质材料的摩擦学表面改性(Ⅱ)——铝阳极氧化膜的多孔质结构及自润滑处理[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集(上册)[C];1997年
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1 本报记者 张强 特约记者 李荣惠 通讯员 袁耿林 刘长江;油料尖兵 国之所需[N];科技日报;2011年
2 左前;润滑油选用通则[N];中国消费者报;2004年
3 郭廷杰;国外高功能表面处理钢板及开发简介[N];世界金属导报;2003年
4 张秀娴;日本汽车用表面处理钢板的开发[N];世界金属导报;2004年
5 刘艳萍;油气润滑技术在有色行业的应用[N];中国有色金属报;2005年
6 李力;聚多巴胺基复合薄膜研究获得新进展[N];中国包装报;2010年
7 吴宏富;密友集团纳米科技领域大显身手[N];经理日报;2009年
8 ;铜—石墨复合材料润滑机理研究取得进展[N];中国技术市场报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王利军;纳米磁性液体黏性和流体润滑力学性能研究[D];中国矿业大学;2008年
2 田剑书;含氟聚酰亚胺的合成及摩擦学性能研究[D];复旦大学;2010年
3 徐蕾;极端工况下矿井提升机衬垫摩擦学性能及改性研究[D];中国矿业大学;2010年
4 欧雪梅;表面修饰矿物填料改性尼龙1010的摩擦学性能研究[D];中国矿业大学;2009年
5 李玉峰;硫酸盐自润滑陶瓷基复合材料的制备与摩擦学性能[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 杜广煜;WS_2薄膜制备工艺及其摩擦学性能的实验研究[D];东北大学;2009年
7 徐磊华;硅烷类自组装复合层的制备及摩擦学性能研究[D];中国矿业大学;2011年
8 于桂琴;离子液体的合成及其摩擦学性能的研究[D];兰州大学;2007年
9 王永刚;系列新型有机硼酸酯添加剂的摩擦学性能及机理研究[D];上海交通大学;2009年
10 曹可生;WSe_2和WSe_2/C纳米结构材料的制备及其摩擦学性能研究[D];江苏大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王行;动态负载含油轴承摩擦学性能研究[D];浙江大学;2005年
2 黄海栋;片状纳米石墨和无机类富勒烯二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能[D];浙江大学;2006年
3 贾云刚;纳米润滑材料及表面改性的研究[D];大庆石油学院;2006年
4 张俐丽;WS_2纳米棒的制备及作为润滑油添加剂的摩擦学性能[D];浙江大学;2006年
5 沟引宁;类金刚石多层膜的制备及其力学性能研究[D];西南交通大学;2006年
6 聂林;含油轴承摩擦学性能的分形研究[D];浙江大学;2006年
7 麻洪霞;聚合物纳米复合膜的制备及其摩擦学行为研究[D];河南大学;2008年
8 刘建芳;绿色水基润滑添加剂的研究[D];机械科学研究院;2005年
9 李小红;低噪音聚脲润滑脂的研制及摩擦学性能研究[D];中南大学;2007年
10 董栋;镍基纳米SiO_2复合镀层的制备及性能研究[D];河南大学;2009年
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