納米粒子改善潤(rùn)滑油摩擦磨損性能機(jī)理的評(píng)述呂君英。龔兒郭亞平哈爾濱工程大學(xué)化工學(xué)院。黑龍江哈爾濱150001室溫超塑延展性的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。以及納米粒子作為潤(rùn)滑油添加劑的最新研究成果。提出了納米粒子改善潤(rùn)滑油摩擦磨損性能的擴(kuò)散蠕變機(jī)理。

　　摩擦磨損是普遍存在的自然現(xiàn)象，摩擦損失了世界次性能源的13以上，而采用潤(rùn)滑油則是降低摩擦減小或避免磨損的有效技術(shù)?，F(xiàn)代潤(rùn)滑油質(zhì)量的提高，是添加劑復(fù)配技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，大多潤(rùn)滑油加多種有機(jī)成無(wú)機(jī)液態(tài)或固態(tài)添加劑，并借助添加劑的物理吸附化學(xué)吸附以及化7反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)良好的潤(rùn)滑1.納米級(jí)金屬粉作為新型固體潤(rùn)滑劑國(guó)內(nèi)外研兄并證明金屬粉具有很好的極壓抗磨性能。但是前關(guān)于納米粒子作為潤(rùn)滑油添加劑使用的作用機(jī)理方面的研究結(jié)論還存在很大爭(zhēng)議，對(duì)于己提出的有關(guān)潤(rùn)滑機(jī)理還需加以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3.

　　1納米粒子添加劑改善摩擦磨損性能機(jī)理的研究狀況摩擦過(guò)程非常復(fù)雜，有關(guān)其機(jī)理的研究也就十分閑難。研究明。納米粒子的潤(rùn)滑效果強(qiáng)烈的依賴于粒子的物理化學(xué)性質(zhì)種類大小基礎(chǔ)油類型添加劑的種類及用量接觸面的溫度等因素內(nèi)米粒具有的作多木體所+具備的特性以及受實(shí)驗(yàn)設(shè)等條作的限制，使其摩擦學(xué)領(lǐng)域還需進(jìn)步的驗(yàn)證和完善3.

　　筆者通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研宄，提出納米粒子添加劑改荇潤(rùn)滑油摩攛學(xué)性能的擴(kuò)散蠕變機(jī)理，即如果將材料的晶粒尺寸減小到納米量級(jí)，那么這種材料將會(huì)在很低的溫度下發(fā)生擴(kuò)散螺變，弁有很好的塑性變形能力6，鉀，知0pksticity.由于納米粒子具有室溫超塑延展性78，納米粒子在摩擦過(guò)程中，在定的負(fù)荷下可以伸縮變形。如摩擦接觸及血凸起，則納米粒7可被玉縮變平；如果接觸面廠凹。則納米粒子可以填充工件面微裂紋和微小缺陷部分。起到對(duì)磨損面的修復(fù)作用，最終使摩擦接觸面始終處于較為平整的狀態(tài)，從而起到改善潤(rùn)滑油摩，磨損性能的效果。

　　2納米金屬粒子的室溫超塑延展性常規(guī)多晶固體的塑性形變主要有兩種微觀機(jī)制晶格位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和原子擴(kuò)散蠕變。當(dāng)溫度較低時(shí)，原子擴(kuò)散能力較差，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)就是大多數(shù)傳統(tǒng)材料的形變機(jī)制。作高溫，則由于原子的劇烈擴(kuò)散品界擴(kuò)散遠(yuǎn)大于品μj擴(kuò)，擴(kuò)，蜢膃就成塑性形變的主導(dǎo)機(jī)制。其晶界擴(kuò)散蠕變速率為，即1粒尺寸，5為常數(shù)，為晶界擴(kuò)散系數(shù)，3晶界度。為8，1常數(shù)。品邦擴(kuò)散蠕變速率，是由晶界擴(kuò)散控制，它與晶粒尺寸的3次方。成反比，4品界擴(kuò)散系數(shù)乃味成正比。這說(shuō)明可以通過(guò)減小晶粒尺寸或，強(qiáng)晶界擴(kuò)散系數(shù)，塊來(lái)提擴(kuò)散速率。

　　某種材料的晶粒尺寸減小到納米試級(jí)。服么這種材料將會(huì)在很低的溫度下發(fā)生擴(kuò)散懦變，并會(huì)有只即不，加，通過(guò)減小晶粒尺寸到納米級(jí)，納米晶體材料將具有很高的蠕變速率和很大的形變量，這樣就可能獲得具有室溫延展性陶瓷和擴(kuò)散蠕變的純金屬。

　　近幾年的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)不符。大多數(shù)納米金屬樣品都很脆，室溫拉伸塑性差，擴(kuò)散蠕變速率也非常低。其原因是由于納米樣品在制備過(guò)程中容易引入微孔隙污染界面弱連接等缺陷，這些缺陷可能成為變形過(guò)程中的裂紋源〃可納米粒子的純度和晶體結(jié)構(gòu)的完美性也是影響納米金屬樣品室溫超塑延展性的重要因素。近期，盧柯研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用電解沉積技術(shù)成功地制備出高密度高純度的維塊狀納米晶體1樣。該樣品的平均晶粒尺寸為28±3，平均微觀應(yīng)變?yōu)椋?.在室溫條件下冷乳，首次發(fā)現(xiàn)納米純金屬1的超塑延展性延伸率超過(guò)5 100，13等人認(rèn)為除納米銅外，其他納米粒子也同樣具有超塑延展If由以上分析可知，如果將材料的晶粒尺寸減小到納米量級(jí)，那么材料將會(huì)在很低的溫度下發(fā)生擴(kuò)散蠕變，并會(huì)有很好的塑性變形能九納米粒，室溫超塑延展性由以下的因素決定納米粒子晶體結(jié)構(gòu)的完美程度。納米粒于的粒社載荷的人小等。據(jù)此可以預(yù)測(cè)在納米粒子作為添加劑用于改善潤(rùn)滑油的摩攛磨損性能的規(guī)汴如下納米粒廣的純度越晶體結(jié)構(gòu)越完美。則其室溫超塑延展性越好，因而作為潤(rùn)滑油添加齊改片潤(rùn)滑汕的摩擦磨損性能的效果越好。

　　納米粒子的粒徑越小，其室溫超塑延展性就越佳，則為添加劑改方潤(rùn)沿油的摩擦磨損忭能的效果越好。

　　納米粒子有超過(guò)在定的載荷7才能衣現(xiàn)出超塑延展性，因此作為添加劑改善潤(rùn)滑油摩擦磨損性能的效果在較高載荷下現(xiàn)明顯。

　　納米粒子的超塑延展性不僅適用于銅，還適用于其他金屬和合金，可其他納米粒子作為添加劑也可以改善潤(rùn)滑油摩擦磨損性能。

　　3擴(kuò)散蠕變機(jī)理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證當(dāng)材料的晶粒尺寸減小到納米量級(jí)時(shí)，擴(kuò)散蠕貨就成了塑性形變的主導(dǎo)機(jī)制。因此納米粒子很好的塑性變形能力也就是說(shuō)在相，低的，1影響材料超塑延展性面利用目前的最新研宄成果分別證明根據(jù)擴(kuò)散螺變機(jī)理作出的推論。王九陳波水12等采用液相法制備了納米粒子，并對(duì)該粒子在潤(rùn)滑油中，加入潤(rùn)滑油中能極大地提高基礎(chǔ)油的抗磨減摩性能。夏延秋金壽曰切等在河500型環(huán)塊摩指磨損試驗(yàn)機(jī)上研允丁納米級(jí)金屈粉8直徑在105，加入到礦物油中的潤(rùn)滑性能。實(shí)驗(yàn)明，加有納米級(jí)金屬粉的潤(rùn)滑油現(xiàn)出優(yōu)良的抗磨性能。崔作林14利用200型磨損試驗(yàn)機(jī)研究了銅納米粒子加入到潤(rùn)滑油中的摩擦磨損性能，實(shí)驗(yàn)明，加入銅納米粒子的潤(rùn)滑油現(xiàn)出良好的抗磨性能。由以上納米粒子作為潤(rùn)滑油添加劑的最新研宄成果驗(yàn)證了納米粒子由于具有超塑延展性，作為潤(rùn)滑油添加劑可以顯著改善潤(rùn)滑油的摩擦磨損性能。在特定的摩擦學(xué)系統(tǒng)條件，納米粒廣粒徑的大小付潤(rùn)滑劑的摩，系數(shù)也會(huì)產(chǎn)生較人出響余讓塵將透，屯鏡分析結(jié)果與摩擦試驗(yàn)結(jié)果綜合分析可得摩擦系數(shù)與納米粒子粒徑之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)明，納米粒子粒徑有較佳的尺寸范圍，在該范圍內(nèi)，其潤(rùn)滑效果極明顯，有眷普迪潤(rùn)滑劑所不只備的優(yōu)異性能，在該范圍以外其效果不明顯?？偟膩?lái)看，納米粒子的粒徑越小，超塑延展性就越好，則摩擦系數(shù)越小，改善潤(rùn)滑油的摩擦磨損性能越好。

　　夏延秋金壽日13等在，1500型環(huán)塊摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)主軸旋轉(zhuǎn)使試環(huán)在試塊上轉(zhuǎn)動(dòng)。定期測(cè)試摩撩系數(shù)和磨損試。實(shí)驗(yàn)粉的潤(rùn)滑汕基礎(chǔ)汕相比摩察系數(shù)相差+大。在較高載荷下100140，加入納米粒子添加劑納米粒子只有在定的載荷下才能現(xiàn)出超塑延展性，因此在相對(duì)較高的負(fù)載下與基礎(chǔ)油相比展現(xiàn)出優(yōu)良的潤(rùn)滑效果這理論分析結(jié)果相致。

作者：佚名　　來(lái)源：中國(guó)潤(rùn)滑油網(wǎng)