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《江苏大学》 2009年
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NbX_2(X=S、Se)纳米润滑油添加剂的制备及摩擦学性能研究

张伟  
【摘要】: 在润滑工程领域,润滑油添加剂已经被广泛的应用于各种润滑油中,它们起到了减小摩擦系数、降低磨损量甚至对摩擦表面损伤部位进行修补的功能。但是,现有的润滑油添加剂都具有明显的不足,特别体现在对摩擦表面的修补作用上。近年来,通过研究发现,添加纳米颗粒的润滑油在摩擦学性能上得到了显著的提高。因此我们将层状过渡族金属硫、硒化物制备成纳米级的颗粒、线、管/束,从而使层状过渡族金属硫、硒化物具有独特闭合结构,消除了悬挂键的存在,提高化学稳定性。应用于润滑油中,一方面纳米球形颗粒在摩擦面间存在微滚动作用,变滑动摩擦为滚动摩擦,减小摩擦系数;另一方面,纳米颗粒可以沉积到摩擦表面的磨损部位,使摩擦表面得到修补。 本文主要对过渡族金属铌的硫、硒化物NbX_2(X=S、Se)型纳米材料的制备工艺和摩擦学性能等问题进行了初步探索。主要研究内容包括: (1)将单质Nb粉和S粉混合,密封在石英管内,在高温箱式炉中加热,通过固相反应合成了大量的NbS_2纳米管(线)。对所合成的纳米材料分别用TEM、SEM、EDS、XRD等测试手段进行表面形貌和结构成分的表征。 (2)将单质Se和Nb粉密封在石英管内,在高温箱式炉中加热,通过固相反应合成了大量的NbSe_2纳米纤维。将单质Nb粉和Se粉在高能球磨机内进行球磨,然后在管式炉内加热,在Ar和N_2混合气氛下反应生成了大量的NbSe_2纳米富勒烯颗粒。对所合成的纳米材料分别用TEM、SEM、EDS、XRD等方法进行了结构、形貌和成分的测试和表征。 (3)以NbSe_2为例,对Nb的硫、硒化物纳米材料的生长过程及影响其结晶生长的环境因素,如反应温度、保温时间、过硒系数等反应条件进行了简单讨论,并对一维NbX_2纳米材料的生长机制给出了合理解释。 (4)将NbS_2、NbSe_2纳米线作为润滑油添加剂,在UMT-2摩擦磨损试验机上进行了摩擦性能测试。NbSe_2纳米颗粒作为润滑油添加剂,添加在基础油中,在UMT-2多功能摩擦试验机上进行了不同条件的摩擦学试验,对Nb的硫、硒化物纳米材料的摩擦学行为进行了初步探讨,并对比了不同形貌的NbSe_2的摩擦学性能。 (5)通过对添加NbX_2纳米级固体添加剂的润滑油的摩擦性能试验,初步探讨了含有NbX_2纳米级固体添加剂的润滑油的摩擦机制,其优异的摩擦性能可能归结于NbX_2纳米材料独特的闭合结构,润滑膜机制和填充条件修复机制。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB383.1

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