王鹤寿[1]1999年在《纳米级固体润滑剂的研制和摩擦学性能研究》文中研究表明纳米级固体润滑剂由于其特殊的物理和化学性质而日益受到广泛的重视，并且发展迅速。目前人们兴趣主要集中在聚集法制备纳米微粒，但因其工艺较复杂、操作精细、成本高而工业化生产较困难。而工业上广泛应用的机械粉碎法虽具有工艺简单、制备效率高、可大批量生产的优点，但难以达到纳米级，最细也只能达到微米级，目前尚未见有关采用此法制备出纳米级微粒的报道。在采用机械粉碎法粉碎物料时，可能在物料被粉碎的同时，由于物料表面能的增加，颗粒之间会重新聚集，随着粉碎的进行，颗粒之间的聚集速度增大，当颗粒的被粉碎速度与颗粒之间的聚集速度相等时，粉碎与聚集就达到动态平衡，此时，物料就不能被粉碎得更细，因此本研究认为如果能在加强粉碎以提高物料的被粉碎速度的同时采用“外壳”结构加强颗粒之间的分散以大大降低颗粒之间的聚集速度，物料就可以被粉碎得更细，以致于达到纳米级。为此，本研究结合粉碎理论和胶体化学理论，在普通机械粉碎法的基础上，设计和制造了强化粉碎以提高粉碎速度和强化分散以降低聚集速度一体化的纳米球磨机，作为生产模拟设备，以此制出三种纳米级固体润滑剂，并对它们和辉煌公司的纳米级氟化石墨进行摩擦学特性的考察及综合对比、分析其摩擦作用机理。 本论文选用工业上常用的固体润滑剂MoS_2、PTFE和滑石粉作为主要原料，通过本文所设计和制造的纳米球磨机进行了一系列的制备试验，通过扫描电镜和透射电镜对原料和所制备的样品的形貌和粒径进行分析，研究纳米球磨机的制备工艺参数，得出1999年上海人学博士学位论文较佳工艺参数为:转速为2 800r/l币n、粉磨时间为12h、钢球直径为Zmm、油体积比为40%、钢球填充率为35%.在纳米球磨机较佳工艺的基础上考察了油相粘度、原料添加量和各种表面活性剂对制备纳米级固体润滑剂的影响.发现较低的油相粘度、较低的原料添加量和对应各种材料而较佳的分散剂相配合可制备出纳米级微粒.其中分散剂T154和石油磺酸钡复配时，可制备出平均粒径为40nm，最小粒径为10nm的纳米级MoSZ;分散剂T154和氯化石蜡复配后，可制备出平均粒径为20nm，最小粒径为10nm的PTFE;分散剂T154和T306复配后所制备的纳米级滑石粉的平均粒径约为1 ZOnm，最小粒径为40nm.且它们的粒径均匀、分散度好.此外由于柔韧性的PTFE粉碎困难，本研究特别对PTFE进行了粉磨前Co60辐射的预处理，发现未经辐射或辐射剂量不够的PTFE都不能被制备成纳米级微粒，其辐射剂量为ZooK的PTFE可被制备成粒径为20nm左右的纳米级微粒.辐射前后其粒径虽无变化，但其分子骨架已被“松化”.而r射线与目前较先进的超低温冷冻法相比，具有工艺简单、效率高、成本低的优点，故更适于工业化生产.采用IR验证了所制备的纳米级微粒具有物理吸附了分散剂的“核壳”结构.三种纳米级固体润滑剂的结果证实了通过强化粉磨以提高粉碎速度的同时也必须采用分散剂强化分散以大大降低细颗粒聚集速度，这样才可以制备出纳米级微粒.这可能是机械法制备纳米材料的必要途径. 在四球试验机上对本研究所制备的三种纳米级固体润滑剂及氟化石墨进行了钢一钢点摩擦条件下的减摩抗磨性能、承载能力及采用介人法对铜一钢点摩擦的减摩、抗磨性能和钢一钢、铜-钢面摩擦减摩性能的详细考察并与其他常用添加剂作了对比和复配试验，结果表明:除在铜一钢摩擦条件下的纳米级Mos:抗磨性反而变差外，四种纳米级固体润滑剂均有优越的减摩性能、 纳米级固体润滑剂的研制和磨擦学性能研究良好的抗磨性能.纳米级氟化石墨的承载能力较好，其他三种纳米级固体润滑剂的承载能力均较差.但其他常用的添加剂与纳米级氟化石墨复配后在油相表层产生胶状凝块，影响应用.而纳米级PTFE、Mos:和滑石粉同上述其他添加剂的配伍性能良好，其中T301与它们复配后均有增效性 本文采用了俄歇电子能谱(AES)等分析仪对摩擦后的表面膜进行了分析，发现纳米级MosZ在摩擦面形成了沉积膜和化学反应膜(FeS或CuZS等，其中FeS对润滑有利，而CuZS对润滑不利)，而纳米级PTFE、滑石粉和氟化石墨仅在摩擦表面形成物理沉积膜，主要靠层状结构起减摩抗磨作用. 本文根据上述结果从中优选了最佳配方进行蜗轮蜗杆台架试验，发现纳米级PTFE稍优于纳米级滑石粉，传动效率较高、磨损均较小，同时也发现纳米级MoS:有异常磨损，传动效率不高.通过能谱分析认为MoS:在铜摩擦面上形成的硬脆的CuZS是造成摩擦磨损增大的原因，因此认为纳米级MoS:不适宜作如蜗轮蜗杆之类的铜一钢摩擦副的润滑添加剂，这与某些报道结论相反.而滑石粉虽较PTFE稍差，但尚是一种价廉的、性能良好的减摩抗磨节能剂，特别适合用于低价的蜗轮蜗杆油脂. 本文所研制的纳米级PTFE、滑石粉等化学稳定性优良，在目前铜一钢摩擦润滑添加剂品种较少的情况下，为将来进一步研制各种稳定的减摩抗磨节能的润滑油脂产品提供了应用可行性的基础理论数据，同时又为摩擦学中纳米材料的制备和润滑增添了一些新的基础性数据、方法和观点.
刘阳[2]2013年在《纳米二硫化钨水基模锻润滑剂的研制及应用》文中研究指明润滑是模锻工艺的关键技术之一,直接影响模具寿命、锻件质量和生产效率。本文以兼具润滑、润湿和清洗等功能的乳化液为载体,纳米WS2粉末为润滑添加材料,研制出工作温度宽、能在高温高压下有效润滑的纳米WS2水基模锻润滑剂。论文主要研究工作有：(1)对水基模锻润滑剂的组分进行筛选,研究了组分间比例与外场对稳定性和润湿性的影响,结果表明：短时间超声波可降低表面张力、接触角以及乳化液的平均粒径。在此基础上初步确定了水基模锻润滑剂的配方模式。(2)针对纳米WS2易自发团聚的特点,在超声/搅拌复合能场作用下采用表面活性剂对纳米WS2颗粒进行表面修饰,发现该方法修饰后的纳米WS2在乳化液中的分散稳定性最佳,机理分析表明,超声/搅拌复合能场可起到对纳米WS2团聚体解聚作用,并使解聚后纳米WS2颗粒亲水性增强,最终稳定分散于乳化液中。(3)通过四球摩擦试验确定了水基润滑剂中纳米WS2颗粒最佳添加量为9.0%,并在AW-3型抗磨试验机上考察了纳米WS2对磨损表面的修复特性,结果表明：纳米WS2乳化液在不同温度、压力下均能对摩擦副表面的微观损伤进行修复,并能有效降低磨粒磨损表面和粘着磨损表面的粗糙度,避免磨损加剧。(4)对摩擦表面进行了XPS分析、EDS分析和氩离子溅射深度剖析,结果表明：在摩擦过程中纳米WS2颗粒吸附沉积于摩擦表面,使摩擦主要发生在纳米WS2沉积膜内部；随摩擦的进行纳米WS2在表面由富集区向四周转移,在摩擦表面微区中高温高压的作用下与金属微凸体发生化学反应生成具有低摩擦系数的FeS和W03化合物,在表层形成由WO3、FeS及纳米WS2组成的极压抗磨修复层。(5)纳米WS2水基模锻润滑剂能很好的满足等温锻对润滑、隔离、隔热等要求,与石墨润滑剂相比,在等温锻试验中表现出更好的使用性能。
衣明东[3]2014年在《纳米固体润滑剂与梯度设计协同改性陶瓷刀具的研究》文中进行了进一步梳理本文针对自润滑陶瓷刀具减摩和耐磨性能不能兼顾的难题,提出采用纳米尺度的固体润滑剂替代传统微米尺度的固体润滑剂并形成晶内型纳米结构,结合梯度设计技术使纳米固体润滑剂的含量由表及里逐渐减少,且在刀具表层形成残余压应力,利用纳米固体润滑剂与梯度设计对陶瓷刀具的协同改性效应,研制成功兼具高减摩和高耐磨的新型陶瓷刀具。分析并揭示了纳米固体润滑剂和梯度设计对力学性能、摩擦磨损性能和切削性能的影响机理。在自润滑陶瓷材料和纳米颗粒的增韧补强机理的研究基础上,提出了纳米固体润滑剂改性陶瓷刀具的设计思路。当纳米固体润滑剂位于基体晶粒内部而形成晶内型纳米结构时,可以有效地改善自润滑陶瓷材料的弹性模量和硬度；理论计算表明,当纳米CaF2的含量低于4.33vol.%时,不会伤害Al2O3/TiC复合陶瓷的抗弯强度；纳米CaF2具有增韧作用,增韧机制为微裂纹增韧和裂纹偏转。成功制备出一种适合自润滑陶瓷刀具使用的纳米CaF2,并将其应用于研制具有晶内型纳米结构的陶瓷刀具。制备的纳米CaF2分散性好、纯度高、粒度均匀,平均晶粒尺寸约为20.4nm。制备复合粉体时采用纳米CaF2分散液,热压烧结后能形成几乎完全的晶内型纳米结构。位于晶内的纳米CaF2粒度在20-50nm之间,呈近球形。与添加微米CaF2相比,添加纳米CaF2的刀具抗弯强度、硬度、断裂韧性和弹性模量分别提高了28%、24%、45%和29%。晶内型纳米结构是ATC。陶瓷刀具获得较高力学性能的主要原因。随纳米CaF2含量的增加,刀具的抗弯强度先升高后降低,硬度一直降低,断裂韧性一直升高；且在纳米CaF2的含量超过10vol.%后,抗弯强度和硬度下降较快。采用梯度设计各梯度层的组分组成,使纳米固体润滑剂含量由表及里逐渐减少和在刀具表层形成残余压应力。有限元计算结果表明,G-ATCn刀具和G-ATWCn刀具表层的最大残余压应力分别为130MPa和213MPa。实际制备的梯度陶瓷刀具的组分与微观结构呈梯度变化,梯度层之间界面清晰、结合良好,没有明显的缺陷,残余应力测试值变化趋势与计算结果一致。梯度陶瓷刀具的力学性能均高于表层均质刀具,且梯度设计对抗弯强度影响最为显著：G-ATCn刀具的抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为745MPa、7.66MPa-m1/2和19.6GPa,与表层均质刀具相比提高了约19.8%、6.7%和2.8%；G-ATWCn刀具的抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为865MPa、6.73MPa·1/2和17.1GPa,与表层均质刀具相比分别提高了74.0%、3.9%和5.0%。纳米固体润滑剂改性陶瓷刀具的摩擦系数主要受纳米CaF2含量的影响,磨损率不仅与纳米CaF2的含量有关,还受到纳米CaF2导致的力学性能变化的影响。随纳米CaF2含量的增加,ATCn刀具的摩擦系数一直降低；磨损率先降低后升高,当纳米CaF2含量为10vol.%时,磨损率最低,仅为5.4×10-7mm3/N·m。梯度设计对摩擦系数影响不大,但力学性能的改善和表层残余压应力的存在改善了刀具的耐磨性。摩擦速度和载荷越高,梯度设计对磨损率的改善效果越明显。随环境温度的升高,G-ATCn和H-ATCn刀具的摩擦系数和磨损率均逐渐降低。随环境温度的升高,H-ATCn刀具的磨粒磨损降低,粘着磨损升高,而梯度设计可以提高抗磨粒磨损和粘着磨损的能力。在陶瓷刀具中引入纳米CaF2可以改善加工质量,降低加工过程中的切削力、切削温度和摩擦系数。梯度设计可以改善其耐磨损性能,降低加工表面粗糙度,降低切削力和切削温度。G-ATCn刀具的前刀面磨损为微崩刃和月牙洼磨损,后刀面磨损为微崩刃和粘着磨损；G-ATWCn刀具的前刀面为月牙洼磨损；后刀面为磨粒磨损和粘着磨损。纳米CaF2可以缓解工件在刀具上的粘着作用；梯度设计的残余压应力可提高刀具抗微崩刃和月牙洼磨损的能力。
孙彩虹[4]2009年在《模板法制备过渡族金属硫化物纳米管及其摩擦学性能研究》文中研究说明过渡族金属硫化物MS_2(M=Mo,W)作为优良的固体润滑剂一直倍受人们的关注。但层状结构的MoS_2和WS_2在其晶体边缘存在不饱和的悬挂键具有化学活性,在摩擦过程中容易黏附到金属表面及被氧化,使其摩擦学性能急剧降低,这种现象在潮湿的气氛中尤其严重。具有闭合结构的MoS_2和WS_2纳米管在结构上消除了边缘的悬挂键,提高了化学稳定性和摩擦磨损性能,在摩擦学上将有广阔的应用前景。基于MoS_2和WS_2纳米管优异的摩擦学性能,人们在其合成上投入了很多的努力,发展了多种合成MoS_2和WS_2纳米管和无机富勒烯的方法,并得到了结晶比较好的纳米管。但他们制得的产物的直径分布比较广,没有解决MoS_2和WS_2纳米管的尺寸和尺寸分布的问题。针对此问题,并结合阳极氧化铝(anodic aluminum oxide,AAO)模板具有孔洞分布均匀和有序等特点,本文对过渡族金属硫化物MS_2(M=Mo,W)纳米管的模板法制备进行了初步探索,并研究了其摩擦学性能。主要内容包括:(1)在0.3 mol/L的草酸溶液中,在不同的阳极氧化条件下制备出具有不同孔径大小、密度的阳极氧化铝(anodic aluminum oxide,AAO)模板。研究了铝片阳极氧化过程中阳极氧化电压、扩孔时间等对制备的AAO模板中孔径的大小、密度的影响。从理论和实验上为制备可人为控制质量的纳米孔阵列AAO模板提供了依据。(2)用SEM、AFM等分析方法对AAO模板的形貌进行了表征,结果表明:制备的AAO模板中含有大小均匀一致、排列整齐、密度较大的纳米孔阵列,为MoS_2和WS_2纳米管的制备奠定了良好的基础。(3)在制备的AAO模板中热分解前躯体(NH_4)_2MoS_4和(NH_4)_2WS_4制备出MoS_2和WS_2纳米管,然后溶解掉AAO模板。用SEM、TEM、EDS和XRD等分析方法对产物的形貌、成分和结构进行了分析表征。结果表明,用模板法制得的MS_2纳米管排列规则有序、分布均匀、大小均一,与AAO模板的纳米孔分布相当。(4)研究了MS_2纳米管的纳米摩擦学性能,并将MS_2纳米管分别作为固体润滑剂添加到基础油中,在UMT-2多功能摩擦试验机上进行摩擦学试验,对硫化物纳米材料的摩擦学行为进行了初步探讨。(5)初步探讨添加有MS_2纳米材料的润滑油的摩擦机制,其优异的摩擦性能可能与MS_2纳米材料独特的结构,表面效应和尺寸效应有关。
刘艳清[5]2008年在《过渡族金属硫、硒化物纳米材料的制备及摩擦学性能研究》文中进行了进一步梳理层状结构的过渡金属硫、硒化物MX_2(M=Mo、W、Nb、Ta;X=S、Se)作为固体润滑剂,得到了广泛应用。但由于其晶体边缘不饱和的悬挂键具有化学活性,在摩擦过程中容易黏附到金属表面和被氧化,使其摩擦学性能急剧降低,这种现象在潮湿的气氛中尤其严重。而独特闭合结构的MX_2(M=Mo、W、Nb、Ta;X=S、Se)纳米材料(纳米颗粒、纳米线、纳米管/束),结构上消除了悬挂键的存在,提高了化学稳定性,对降低摩擦磨损具有重要意义,在摩擦学上将有广阔的应用前景。本文主要对过渡族金属硫、硒化物MX_2(M=Mo、W、Nb、Ta;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)以多孔氧化铝为模板,在氧化铝纳米孔洞中生成WS_2和MoS_2纳米管。用单质S粉分别和Nb、Ta金属粉末在密封石英管内加热,通过固相反应合成了大量NbS_2和TaS_2纳米线(束)。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。另外,用直接热分解钼酸铵盐的方法得到了板状纳米结构-MoS_2。(2)将单质Se粉分别和Mo、W金属粉末密封在石英管内,在高温箱式炉中加热,通过固相反应合成了大量的MoSe_2和WSe_2纳米片。将单质Se粉分别与W、Nb金属粉末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WSe_2、NbSe_2纳米线和纳米富勒烯颗粒。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)分别以NbS_2和WSe_2为例,对一维硫化物和零维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、降温速率、气体流量、过硒系数等反应条件进行了简单讨论,并对一维MX_2纳米材料的生长机制给出了合理解释。(4)用原子力显微镜(AFM)的侧向力模式(LFM)评价了MoS_2和WS_2管状结构的纳米摩擦学行为。将NbS_2、TaS_2纳米线作为润滑油添加剂,在MS-T3000摩擦磨损试验机上进行了摩擦性能测试。将MoSe_2纳米片、WSe_2和NbSe_2纳米颗粒分别作为润滑油添加剂,添加在不同的基础油中,在UMT-2多功能摩擦试验机上进行了不同条件、不同运动形式的摩擦学试验,对硒化物纳米材料的摩擦学行为进行了初步探讨。(5)通过对添加MX_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MX_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MX_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。
王鹤寿, 陶德华[6]2002年在《几种纳米润滑剂的摩擦学特性》文中认为采用超速粉碎工艺结合抗凝聚技术研制了三种不溶于水的纳米润滑添加剂 :二硫化钼 (MoS2 )、聚四氟乙烯(PTFE)和滑石粉 (talcurn)。本文侧重考察了这些纳米级固体润滑剂的摩擦学特性 ,尤其是针对铜 -钢摩擦副的摩擦磨损特性。结果发现在铜 -钢摩擦副条件下 ,纳米级PTFE及滑石粉具有较好的抗铜磨损和降低摩擦系数的减摩性能 ;含硫的添加剂 (包括MoS2 )反而对铜引起不良摩擦的润滑作用。
刘建芳[7]2005年在《绿色水基润滑添加剂的研究》文中进行了进一步梳理环境和能源问题已经成为当今世界的热点问题。矿物油基润滑剂由于浪费石油类战略性资源和易引起环境污染等问题而越来越受到人们的关注。所以寻找能够替代油基润滑剂的水基润滑剂、发展环境友好型水基润滑剂、拓展水基润滑剂的使用范围迫在眉睫。本论文从节约资源和保护环境方面出发,针对水基润滑剂润滑性能差及易锈蚀金属等问题,根据润滑理论和分子结构设计理论,研制出了抗磨减摩性能良好、抗极压性能优异及具有防锈功能的环境友好型绿色水基润滑添加剂OT系列。并从铜转移方面考虑,以精制的OT1添加剂为主体研制了摩擦学性能更为优良的添加剂OTC。 本论文的主要创新和研究成果体现在以下几个方面: 1、初步合成方案与分子结构鉴定(HPLC-MS色质联用及红外吸收光谱法)、摩擦磨损试验相结合,精选及完善合成路线,成功研制出润滑性能优良对环境无污染的绿色水基润滑添加剂OT系列和OTC。添加量为1%的OTC水基润滑剂与N46液压油相比,承载能力高出77.6%,润滑效果提高了10%以上。 2、研究了润滑添加剂的添加量和载荷等因素对绿色水基润滑剂OT和OTC摩擦学性能的影响。 3、考察了OT1、OTC与固体润滑剂(石墨、二硫化钼和PTFE)的配伍性,发现绿色水基润滑添加剂与化学改性后的PTFE具有优良的协同效应。复配后的OT1润滑剂承载能力达到1049N,增大了41%,抗磨性能提高了2.2%;复配后的OTC润滑剂摩擦系数减小了40%,抗磨性能提高了183.4%。对磨损形貌进行了观察和分析,对其润滑机理进行了初探。 4、研究发现绿色水基润滑剂OTC在钢/钢摩擦副的摩擦过程中有铜转移现象,通过扫描—能谱仪和X光电子能谱仪进行了检测和分析,并对其转移机理进行了探讨。 绿色水基润滑剂OT和OTC的成功研制,为解决实际应用中的缺陷、缓解能源危机和控制环境污染等问题作了有益的尝试与探索,并为润滑剂的发展方向指明了一条道路。
魏云[8]2010年在《纳米氟硼酸钾润滑添加剂的制备及性能研究》文中研究指明润滑油添加剂已经广泛的应用于各种润滑油中,它们起到减少摩擦、降低磨损、对磨损部位进行修复等功能。近年来,纳米材料的出现为润滑油添加剂的研究提供了一个新的选择。纳米粒子具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应与宏观量子隧道效应等,从而表现出一系列特殊的物理化学性质。纳米氟硼酸钾微粒具有高效、无毒、无污染等特点。研究证明纳米氟硼酸钾微粒具有良好的抗磨减摩性能。本文对纳米氟硼酸钾新型润滑油添加剂的制备、润滑特性及分散稳定性进行了研究,此外还初步探讨了该润滑添加剂的新型应用试验。1.试验采用机械化学修饰法,以普通KBF4粉末为原料,通过选择合适的球磨工艺及表面修饰剂,连续球磨120h成功地制备出纳米氟硼酸钾润滑油添加剂,并且化学组成和晶体结构不变。2.试验表明,基础油添加适量纳米氟硼酸钾微粒后,其抗磨减摩性能大幅度提高。对磨斑表面进行SEM、XPS及AES分析表明,纳米氟硼酸盐由于在摩擦表面既能形成吸附膜,又能发生摩擦化学反应生成含润滑性能极好的B203沉积膜和FeF2渗透层,从而提高了抗磨减摩性能。3.通过对纳米氟硼酸钾微粒在油中的分散行为、团聚机理及分散稳定机制的研究,找到了合适的表面修饰剂,获得了纳米氟硼酸钾微粒在基础油中分散均匀且比较稳定的胶体体系。研究表明,在制备纳米氟硼酸钾微粒的过程中,分别加入质量分数0.8%表面活性剂、0.1%电解质、0.1%聚合物可以显著提高纳米氟硼酸钾微粒在润滑油中的分散稳定性。4.采用机械化学修饰法制备的纳米氟硼酸钾润滑油添加剂,具有极好的极压抗磨性能。试验结果表明,纳米氟硼酸钾的加入到润滑脂中无腐蚀性,并且对润滑脂的极压抗磨性有所改善。本文成功研制了一种新型的纳米氟硼酸钾极压抗磨添加剂,它具有极好的极压抗磨减摩性能,具有十分广阔的应用全景。
陈照强[9]2016年在《核—壳包覆自润滑陶瓷刀具研制及其切削性能研究》文中提出本文面向干切削加工刀具应用领域,提出将颗粒表面包覆改性的材料设计思想引入自润滑陶瓷刀具设计领域,设计制备了既具有自润滑能力又具有较好力学性能的核-壳包覆自润滑陶瓷刀具,实现了刀具材料力学性能与润滑性的统一。应用非均匀成核理论,研究了核-壳型CaF_2@Al(OH)3包覆微粒的形成机理,分析了Al(OH)3晶体在CaF_2颗粒表面稳定成核和生长的机理和条件；确定了过饱和度AC为Al(OH)3的析晶推动力,AC越大越有利于CaF_2@Al(OH)3包覆微粒的形成和生长。使用Material Studio软件模拟了CaF_2@Al(OH)3包覆微粒的形成过程,模拟结果显示A1(OH)3分子能够在CaF_2颗粒表面稳定成核,与试验结果吻合。采用非均匀成核法制备了CaF_2@Al203核-壳包覆微粒,采用XRD、IR光谱、SEM、TEM等测试方法,对最优条件下制备的核-壳包覆微粒进行了表征和分析,确定了包覆微粒的结构和形貌。试验研究了工艺参数对CaF_2@Al(OH)3包覆微粒形态和包覆率的影响,确定了最优工艺参数为pH值为7.5,A13+浓度为0.15 mol/L,温度T为75℃,氨水滴定速度为3mL/min,此时包覆微粒的包覆率最高,包覆效果最好。分别以Al_2O_3/TiC和Al_2O_3/Ti(C,N)为基体,制备了不同CaF_2@Al203含量的核-壳包覆自润滑陶瓷刀具材料。当CaF_2@Al203含量为10 vo1.%时,Al_2O_3/TiC/CaF_2@Al203刀具材料综合力学性能最好,其抗弯强度为662 MPa,断裂韧性为6.34 MPa.m1/2,硬度为16.86 GPa。与添加相应含量CaF_2的刀具材料相比,其性能分别提高19.06%,36.93%和12.25%。当CaF_2@Al203含量为10 vo1.%时,Al_2O_3/Ti(C,N)/CaF_2@Al_2O_3刀具材料综合力学性能最好,其抗弯强度为680MPa,断裂韧性为6.50 MPa-m1/2,硬度为17.29 GPa,。与相应含量添加CaF_2的刀具材料相比,以上性能分别提高12.21%,29.48%,14.50%。材料表面和断口显微结构分析表明,CaF_2@Al203核-壳结构是刀具材料力学性能改善的主要原因。添加CaF_2@Al203的核-壳包覆自润滑陶瓷刀具材料的增强机理为CaF_2@Al203核-壳结构在烧结过程中能够防止CaF_2熔融后扩散,增强刀具材料的致密化程度：能够诱发穿晶断裂,抑制Al_2O_3晶粒长大,阻止裂纹扩展,起到细化晶粒的作用,使刀具材料的力学性能和润滑性能得到统一。研究了CaF_2@Al_2O_3含量对AT-C@X系列和ATCN-C@X系列刀具材料摩擦磨损特性的影响。试验表明,刀具材料的摩擦系数随CaF_2@Al_2O_3含量增加而减小,磨损率随CaF_2@Al_2O_3含量的增加先减小后增大。研究了试验条件对AT-C@X系列和ATCN-C@X系列刀具材料摩擦磨损特性的影响。试验表明,刀具材料的摩擦系数随载荷的增大而降低,磨损率随载荷的增大而升高；摩擦系数和磨损率均随滑动速度的增大而下降。相同试验条件下,添加CaF_2@Al_2O_3的刀具材料的减摩性能与对应只添加CaF_2的自润滑陶瓷刀具材料相当,耐磨性能高于相应只添加CaF_2的自润滑陶瓷刀具材料。研究了CaF_2@Al_2O_3含量对AT-C@X系列和ATCN-C@X系列刀具切削40Cr淬火钢的切削性能的影响。研究表明,在刀具中添加CaF_2@Al_2O_3具有良好的减摩效果,可以降低切削力和切削温度,改善加工工件的表面粗糙度,但由于硬度降低,刀具后刀面磨损量略大。添加CaF_2@Al_2O_3的AT-C@X系列刀具的后刀面磨损量分别随切削速度、背吃刀量和进给量的增加而明显增加,而加工工件的表面粗糙度分别随切削速度、背吃刀量和进给量的增加而缓慢升高,说明AT-C@X系列刀具具有良好的切削性能。AT-C@10刀具的前刀面磨损包括微崩刃、月牙洼磨损以及粘结磨损,后刀面磨损包括粘着磨损、磨粒和边界磨损；ATCN-C@10刀具的前刀面也存在轻微的月牙洼磨损和粘结磨损,后刀面为磨粒磨损、粘着磨损和边界磨损。AT-C@10刀具的切屑呈连续带状,ATCN-C@10刀具加工的切屑为带状和锯齿状。ATCN-C@10刀具加工的切屑的氧化明显高于AT-C@10刀具。
黄仁和, 王力[10]2004年在《新型耐高温树脂基减摩复合材料及纳米固体润滑剂的制备与应用》文中研究指明综述了近年来国内外几种新型耐高温树脂基减摩复合材料和几种新型纳米固体润滑剂 ,介绍了它们的性质、制备方法、应用以及树脂基减摩复合材料的减摩机理 ,分析了耐高温树脂基减摩复合材料存在的问题 ,并提出了今后的发展方向。
参考文献：
[1]. 纳米级固体润滑剂的研制和摩擦学性能研究[D]. 王鹤寿. 上海大学. 1999
[2]. 纳米二硫化钨水基模锻润滑剂的研制及应用[D]. 刘阳. 中南大学. 2013
[3]. 纳米固体润滑剂与梯度设计协同改性陶瓷刀具的研究[D]. 衣明东. 山东大学. 2014
[4]. 模板法制备过渡族金属硫化物纳米管及其摩擦学性能研究[D]. 孙彩虹. 江苏大学. 2009
[5]. 过渡族金属硫、硒化物纳米材料的制备及摩擦学性能研究[D]. 刘艳清. 江苏大学. 2008
[6]. 几种纳米润滑剂的摩擦学特性[J]. 王鹤寿, 陶德华. 润滑与密封. 2002
[7]. 绿色水基润滑添加剂的研究[D]. 刘建芳. 机械科学研究院. 2005
[8]. 纳米氟硼酸钾润滑添加剂的制备及性能研究[D]. 魏云. 兰州理工大学. 2010
[9]. 核—壳包覆自润滑陶瓷刀具研制及其切削性能研究[D]. 陈照强. 山东大学. 2016
[10]. 新型耐高温树脂基减摩复合材料及纳米固体润滑剂的制备与应用[J]. 黄仁和, 王力. 材料科学与工程学报. 2004