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纳米添加剂润滑性能及摩擦仿真分析

周钊  
【摘要】:纳米减摩自修复添加剂以润滑油为载体,参与摩擦接触界面复杂的理化变化,形成较为致密、平整、光滑的摩擦保护膜,具有较高的力学性能,能够有效地改善摩擦副的磨损抗力及表面状态,降低摩擦磨损。本文以纳米自修复减摩添加剂、摩擦改进剂二烷基二硫代氨基甲酸钼MoDTC、清净剂高碱值合成磺酸钙T106为添加剂,聚α-烯烃PA04为基础油,采用往复摩擦磨损试验机MFT-R4000考察了纳米减摩自修复添加剂与MoDTC及T106复配体系的摩擦学性能,借助扫描电子显微镜以及X射线能谱仪分析试样磨痕表面形貌和成分组成,研究了添加剂的作用机理,并对摩擦副表面应力进行了有限元分析,得出主要结论如下: 1.在PA04基础油中添加纳米自修复添加剂能有效提高基础油的摩擦学性能;不同比例的纳米自修复添加剂与T106复配加入基础油后,摩擦系数变化不明显,但抗磨性能提高;纳米添加剂的质量分数为2%时,与MoDTC复配加入基础油后,其复配体系的减摩性能提高,而抗磨性能略有下降;当该纳米粒子添加剂、MoDTC与T106按一定质量分数的比例复配加入基础油后,其摩擦系数大幅度降低,抗磨性能得到明显提高,具有极好的摩擦学性能。 2.借助扫描电子显微镜(SEM)以及X射线能谱仪(EDS)观察和分析发现,PAO4+0.5%Nano+0.5%MoDTC+5%T106复合油样润滑时,磨痕宽度最小,且表面较为平整光滑、致密;与基础油相比,PAO4+0.5%Nano+0.5%MoDTC+5%T106油样润滑时,摩擦副表面C、O元素含量增加,Fe元素含量降低,同时还检测到了Ca、S元素,表明在摩擦界面形成的摩擦保护膜很好的提高了抗磨和减摩性能。 3.通过有限元软件ANSYS对球盘接触仿真理想模型进行表面应力分析,模拟分析结果发现接触表面压力分布不均,容易导致磨痕边缘的基材发生破坏。


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