WS_2纳米棒的制备及作为润滑油添加剂的摩擦学性能

【摘要】：润滑油添加剂是一种具有良好的减摩抗磨性能、较高的承载能力以及对摩擦表面有良好的修复性能的材料。近十几年来,国内外学者对于各种不同的纳米材料作为润滑油添加剂所起到的减摩抗磨性能进行了研究,并且分析了其摩擦机理。本文在这些研究的基础上深入探讨了二硫化钨作为润滑油添加剂的减摩抗磨性能,并初步论述了其摩擦机理。 首先,采用球磨—自转化法成功的制备出了WS_2纳米棒,并研究其作为润滑油添加剂的摩擦学性能。另外,本文还采用化学沉淀—脱硫法和球磨—脱硫法,试图制备出无机类富勒烯(简称IF)二硫化钨。 球磨—自转化法制备WS_2纳米棒,即用球磨WS_2和S的混合粉末的方法制备前驱体,然后在高压反应釜中240℃保温24h的条件下,制备得到WS_2纳米棒。用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分别对它们的结构和形貌进行分析。结果表明通过球磨—自转化法制备的二硫化钨纳米棒的直径为10-15nm,长度为0.1-2μm。 采用四球摩擦副的MMW-1立式万能摩擦磨损机考察了二硫化钨纳米棒作为润滑油添加剂的摩擦学性能,研究了载荷、摩擦时间、添加剂浓度与磨斑直径及摩擦系数之间的关系。结果表明:添加WS_2纳米棒可以提高基础油的抗磨减摩性能。并且随着添加剂浓度的提高,抗磨减摩能力也随之增强,即浓度越高,润滑效果越好。其摩擦机理为:首先,WS_2纳米棒随着基础油进入到摩擦副之间,从而起到“微轴承”的作用;其次,在摩擦的过程中,二硫化钨纳米棒被打断、团聚,然后被压平在摩擦表面,形成一层物理保护膜,即承载摩擦过程中的载荷,又阻隔了摩擦副之间的直接接触,起到抗磨减摩作用。 另外,采用化学沉淀—脱硫法和球磨—脱硫法,试图制备无机类富勒烯(简称IF)二硫化钨,但尚无获得理想的结果。