题名 | 高铼酸盐宽温度范围润滑行为研究 |
作者 | 刘林林 |
学位类别 | 博士 |
答辩日期 | 2011 |
授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
授予地点 | 北京 |
导师 | 李曙 |
关键词 | 高铼酸盐 固体润滑 油品添加剂 减摩行为 perrhenate solid lubrication oil additive antifriction behavior |
学位专业 | 材料学 |
中文摘要 | "目前单一品种的润滑材料和技术难以具备从低温到高温(800℃)下的全面减摩功能。为了拓宽润滑温度范围,将固体润滑剂分散到润滑油中,由以往单一的润滑模式(油润滑或固体润滑)变为油润滑(低温)/固体润滑(高温)的混杂润滑模式,是一种可行方案。高铼酸盐[M(ReO4)2]作为一种双金属氧化物(MeO.Re2O7)大都质软各向异性,通常具有比单一氧化物更低的硬度和剪切强度;即使在高温下分解,其产物亦是很好的固体润滑剂,如Co(ReO4)2分解为Re2O7和CoO;此外,Re的氧化物是最高价态,若作油品添加剂使用,高的含氧量在油品挥发分解过程中,极有可能减少残炭,使其转变成CO2而逸出。因此,本文研究了——高铼酸盐(双金属氧化物)在宽温度范围内作为固体润滑剂和油品添加剂的摩擦学行为。 首先在水溶液中化学合成了Fe,Co,Ni,Cu,Pb,Ca,Ba和La等8种高铼酸盐。对它们的结构、成分和形貌进行了X射线衍射(XRD)和扫描电镜及能谱仪(SEM-EDS)分析。结果表明:除高铼酸铁为非晶态外,其它高铼酸盐均为晶态,它们的XRD数据与标准卡片中的数据吻合,成分与计算值也基本相符。 在UMT-2M摩擦试验机上,测试升/降温(室温至750 ℃)条件下在Si3N4陶瓷球/GH126镍基高温合金盘间添加高铼酸盐前后的摩擦系数。利用XRD和SEM-EDS对磨屑成分结构和磨痕形貌进行了分析,测量了摩擦表面间的接触电阻,并用白光干涉仪观测了磨痕表面粗糙状况。结果表明:高铼酸盐在对摩副的摩擦作用下形成了润滑膜,并与其摩擦行为密切相关。随温度上升,加高铼酸盐的摩擦系数均有不同程度降低,高温段摩擦系数一般在0.2—0.3之间。因温度升高,高铼酸盐润滑薄膜更加稳定,750℃/600℃时多为平整光滑的膜层,经历与低温相同的摩擦时间后在磨痕内依然存在。摩擦系数随温度变化的规律各不相同,这与各种高铼酸盐的成膜能力和性质不同有关:高铼酸铜室温即形成较致密的薄膜;600℃时高铼酸铅形成结合牢固的似釉质减摩膜(摩擦系数低至0.12);750℃时高铼酸钴和高铼酸钙不分解,能均匀粘附于磨痕表面形成致密薄层,具有良好减摩作用。降温时钴、钙和铅的高铼酸盐摩擦系数均低于相同温度下的空白试验值,它们在高温摩擦过程中形成的减摩膜更加稳定。 用乙醇溶解转移法制备了可用于宽温度范围的含高铼酸钴油品(季戊四醇脂,PETE)。研究了表面活性剂种类,用量,高铼酸钴含量,乙醇用量等的影响。结果表明:无水乙醇+复合表面活性剂可以制得分散性良好的含高铼酸钴油品。其中聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10)+ 十二烷基硫酸钠(SDS)[OP-10∶SDS(W)=96%∶4%];OP-10 + 石油磺酸钠(T701)[OP-10∶T701(W)=80%∶20%];失水山梨醇单硬脂酸酯(Span-60)+ 聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯(Tween-60)[Span-60∶Tween-60(W)=90%∶10%]对高铼酸钴分散效果最佳,可以使含高铼酸钴油品稳定时间超过90天。 用乳化脱水法制备了含高铼酸钙油品(PETE)。研究了表面活性剂种类用量,高铼酸钙水溶液浓度、体积,乳化脱水时间,温度,搅拌速度等的影响。结果表明:复合表面活性剂OP-10+SDS[OP-10∶SDS(W)=96%∶4%]最佳。脱水条件为:1500 rad/min,150℃,脱水时间以刚好没有明显气泡逸出即可。制备同浓度含高铼酸钙油品,应用高浓度低体积的高铼酸钙水溶液。 在UMT-2M摩擦试验机上,用升温—滴油—摩擦和升温—空盘摩擦—滴油—摩擦两种方式,测室温至600 ℃滴加含高铼酸盐油品前后的摩擦系数。用XRD和SEM-EDS对磨屑成分结构和磨痕形貌进行了分析。结果表明:含高铼酸盐油品低温(300℃前)润滑性能与基础油(PETE)类似,高温(300℃后)润滑性能优于基础油,实现了300~450℃油品氧化分解区间从油膜润滑向固体润滑的平稳过渡,达到宽温度范围全程润滑。其中含高铼酸钴油品450℃左右润滑能力最佳,仅0.2%(W)就可以使摩擦系数(0.06)比PETE(0.45)降低近9倍,比PETE+表面活性剂(0.15)降低近3倍。含高铼酸钙油品600℃左右润滑作用十分明显,0.5%(W)即可使摩擦系数(0.25)比PETE和PETE+表面活性剂(0.45)降低近一半。高温连续补给含高铼酸盐润滑油品,可能使摩擦系数长时间维持在低值,实现有效润滑。" |
公开日期 | 2013-04-12 |
内容类型 | 学位论文 |
源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64289] ![]() |
专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘林林. 高铼酸盐宽温度范围润滑行为研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2011. |
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