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《江南大学》 2009年
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含氟润滑剂的摩擦学性能研究及其成份分析

杨广磊  
【摘要】: 聚四氟乙烯因其自身的结构特性具有良好的润滑性能,长期应用在固体润滑领域,是主要的固体润滑材料之一。将聚四氟乙烯微粉做为添加剂加入到润滑油中也可显著改善油品的抗磨减摩性能,从而提高机械设备的使用寿命,降低能耗。 本文针对俄罗斯研发的新型聚四氟乙烯润滑油、聚四氟乙烯润滑膏和聚四氟乙烯润滑脂展开跟踪研究。研究了三种润滑剂的摩擦学特性,包括减摩性能、抗磨性能、摩擦因数随各种参数变化的关系以及在各种摩擦副下的摩擦性能,并利用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)分析了三种润滑剂实验前后的官能团组成,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线电子能谱仪(EDS)对三种润滑剂的摩擦膜进行形貌分析和组成元素分析。 实验表明:该聚四氟乙烯系列润滑剂在高载荷下具有更好的减摩效果,其中聚四氟乙烯润滑油的减摩效果最好;在不同载荷时测得的平均磨斑直径结果显示,三种润滑剂在从载荷为196N增加到392N时磨斑直径增加较大,之后磨斑直径随载荷增加趋势降低,其中聚四氟乙烯润滑脂的平均磨斑直径最小,抗磨效果最好;三种润滑剂在不同转速下的实验结果表明润滑油和润滑脂摩擦因数随着转速的增加而降低,润滑膏摩擦因数先随着转速的增加而降低,而后随着转速的增加而升高;三种润滑剂在不同温度下的实验结果显示,在20℃~80℃之间摩擦因数稳定,温度高于80℃时,摩擦因数增加10%左右;聚四氟乙烯润滑油和聚四氟乙烯润滑膏在三种摩擦副下减摩效果明显且稳定,聚四氟乙烯润滑脂在球盘摩擦副和销盘摩擦副下不易形成稳定的润滑油膜。 通过研究三种润滑剂实验前后的傅立叶红外光谱,表明聚四氟乙烯润滑油存在的官能团结构有:芳香- CH_3或者是R - O - CH_3、环烷、- CH_3、CH 2、CH 3 - (C O)、或者是聚四氟乙烯润滑膏中有:芳香- CH_3或者是R - O - CH_3中的- CH_3、- CH_2、苯环中的C = C、C = N、- CH_2-、C - C、S - C、S = O、C - O - C、含四个碳以上的直链烷基中的CH 2和C≡N;聚四氟乙烯润滑油脂中有:芳香- CH_3或者是R - O - CH_3中的- CH_3、- CH_3和- CH_2、C = C、C = N、β- CH_3、C - C、C - N、。 通过扫描电子显微镜和X射线电子能谱分析仪对三种聚四氟乙烯润滑剂摩擦膜进行分析比较,认为聚四氟乙烯润滑剂的抗磨减摩机理是:在较低的载荷下,润滑剂分子直接吸附在摩擦表面,形成物理吸附膜,起到抗磨减摩的作用;当载荷增加到一定的数值时,润滑剂中的添加剂分子会和摩擦副接触表面发生化学反应,形成化学迁移吸附膜,这种化学膜的抗磨减摩效果比在低载荷下的直接吸附膜抗磨减摩效果更好。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TH117.22

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