纳米石墨粉和柴油烟炱作为润滑油添加剂的摩擦磨损行为研究.pdf

2016年2月
润滑与密封
Feb
第41卷第2期
LUBRICATION ENGINEERING
Vol 41 No.2
DOI:10.3969/j.isn.0254-0150.2016.02.018
纳米石瞾粉和柴油烟炱作为润滑油添加剂的摩擦磨损行为研究
陶涛张祖川2张旭赵磊蔡振兵2
1.中国核动力研究设计院第四研究所四川成都610041
2.西南交通大学摩擦学研究所四川成都610031)
摘要:在UTM2摩擦磨损试验机上,采用球一面接触往复移动方式,在3种不同温度(25、100、175℃)下,
考察柴油烟炱和纳米石曌分别作为润滑油添加剂的摩擦学性能,通过原子力显微镜对柴油烟炱和纳米石墨粉进行表
征,借助光镜、扫描电镜、三维形貌仪、拉曼光谱等分析其减磨特性和作用机制。原子力显微镜显示柴油烟炱粒径在
20~70mm之间,纳米石墨粉为10~30nm,略小于烟炱粒径。质量分数0.01%柴油烟炱和纳米石墨粉在PAO4润滑油
8中起到良好的抗磨减摩作用,可使摩擦因数降低50%-80%,磨损率减少40%~70%,其减磨机制为柴油烟炱和纳米交
石墨粉在磨损后的表面形成了一层保护膜,改变了摩擦界面接触环境
关键词:纳米颗粒;添加剂;润滑;抗磨机制
中图分类号:TH11.1文献标志码:A文章编号:0254-0150(2016)02-090-06
Comparative Research on Tribological Behavior of Nano-graphite
and Diesel Soot as Lubricant Additives
TAO Tao ZHANG Zuchuan' ZHANG Xu ZHAO Lei CAL Zhenbing
(1. The Forth Research Institute, Nuclear Power Institute of China, Chengdu Sichuan 610041, China;
2. Tribology Research Institute, Southwest Jiaotong University, Chengdu Sichuan 610031, China
Abstract: The friction and wear prosperity of diesel soot and nano-graphite as lubricant additives in PA04 oil was
vestigated by using ball-plate reciprocating mode on the UTM-2 machine at different temperatures(25, 100, 175 C). The
anti-friction characteristics and lubrication mechanismwere analyzed by means of light microscopy, scanning electron
microscopy, three-imensional morphology, and Raman spectroscopy. The result of AM analysis displays that the particle
size of diesel soot is between 20 nm and 70 nm, the nano-graphite, with particle size between 10 nm and 30
nm.IS
slightly
smaller in particle size than the diesel soot. Diesel soot and nano-graphite of 0. 01% in the lubricant play well ant-wear
effect, which can reduce the friction coefficient by 50% to%, reduce the wear rate by 40% to 70%. The anti-wear mech
anism is that a protective film is formed on the worn surfaces by diesel soot and nano-graphite, which changes the frictiona
contact interface environment
Keywords: nano-particle additives; lubrication; anti-wear mechanism
随着经济的发展,中国的汽车销量大幅增长,隍炱或者炭黑作为润滑油添加剂有一定的研究。 PAITEL
之而来的能源危机和环境污染问题日趋严重,颗粒物等通过诸多方法表征了柴油烟炱的形貌、结构和结
的排放关乎人们的用常生活,社会对PM2.5的关注晶程度等,结果显示柴油烟炱为诸多石墨化程度混乱
度也越来越高。目前,人为原因造成颗粒物的主要来的球型颗粒组成。 GREEN等的实验表明柴油?炱
源之一就是汽车尾气排放。柴油发动机普遍采用了废不仅会损坏发动机的关键零部件,还会缩短润滑油的
气再循环系统(EGR),在有效控制氮氧化物含量的使用寿命。雷爱莲和越正华等4的研究证实了一定
同时,却増加了发动机烟炱的排放。国内外学者对烟数量的柴油烟炱阻碍了边界油膜的形成,从而降低了
材料表面的抗磨性能。WEI等采用蜡烛燃烧的方
基金项目:国家自然科学基金项目(51375407).
法,制造出类似于洋葱状的无定形碳烟,作为润滑油
收稿日期:2015-04-01
添加剂表现出了优异的摩擦学性能。
作者简介:陶涛(1980-),男,硕士,助理研究员,研究方
大多数研究表明:烟炱的存在对于摩擦是不利
向为材料服役行为.E-mail:40224867@qq.comn
的,主要原因是颗粒的团聚加剧了磨损。由于纳米颗
通讯作者:蔡振兵(1981-),男,博士,副研究员,研究方粒表面的高能性、不饱和性、不稳定性,导致其易发
向为摩擦学研究.E-mail:czb-jiaoda(@126.com
生团聚现象,因此限制了其作为润滑油添加剂的应