薄膜润滑的润滑性能分析
润滑条件下金刚石薄膜及石墨/金刚石复合薄膜的摩擦学性能
的多 晶薄膜 . 其摩 擦 系 数相 对 于 光滑 金 刚石 明显 偏
摩擦磨 损试 验在 S V 高温 磨损 试验机 上进 行, R 试 验环境为 常温 . 润滑剂 为液体 石 蜡 , 试样为 热压 上 氧化 锆陶 瓷球 , 径为 .0mm.试验 参数 为 振动 直 5
频率 3 0Hz振 幅 1mm, , 载荷 8 ON、 2 1 0N、 6 10N和 2 0N, 验时 间 3 n 0 试 0mi, 利用 J M 一6 0 F型场 发射扫描 电子 显微镜 观 S 31
膜 采用 S V 摩擦磨 损试 验机考察 了金 刚 石薄 膜 及 R 石墨 / 金剐 石复合 薄 膜在 不 同载 荷 条 件 下的 摩擦 学
性能 .
谱, 用显微硬 度计 和纳米 硬度 计测 定试样 的硬度 , 所
采 用载荷分 别为 0. N和 2 N. 1 0r a
无限短径向轴承的薄膜润滑特性分析
A ayi o i i lb iainp o et sfrif i l h r o r a ern n lss ft nf m rc t rp ri o i t ys o t n l a ig h l u o e n ne ju b
HU a — i g ,QU n - n ,LI Xio Xio qn Qi g we U a
( . ho lo e h nia 1 Sc o fM c a c lEngie rn n e ig,Sha do n v r iy o c olgy, Zi 5 9,Ch n n ng U i e st fTe hn o bo 25 04 i a;
n t en getdi f i l h r jun [b r gwi hn fm b c t n oc l lt g a d a ayig o e lce i i t y s ot o ra e i t t i i l r i .S ac ai n n lz b n n ne a n h l ui o a u n n
i i tl h r un e r gw t nfm bi t ni b a ek Th et gp r r n ei a aye — fi n n eys ot o r a b ai ht l l r i o ti c eb a n ef ma c n lzdU j l n i i h i u c o s a n i o s
轴承 理论对 于小 偏 心 和宽 径 比较小 的窄 轴 承而 言 ,
可 以得到 一个相 当好 的近似 值. 且 , 而 由于数 学处理 上相 当简 单 , 这种 处 理 方 法也 成 为 分析 润 滑 问题 的
固态润滑薄膜摩擦副摩擦特性研究
固态润滑薄膜摩擦副摩擦特性研究摩擦学是研究固体间接触与相对运动时产生的摩擦与磨损现象的学科,广泛应用于机械工程、材料科学、表面工程等领域。
在摩擦学中,润滑技术被用于减少动摩擦副之间的接触面积和减小摩擦力,以延长工件的使用寿命。
固态润滑薄膜是一种应用于工业摩擦副的新型润滑材料。
它具有高温抗磨和耐腐蚀等特性,适用于高温、高速、高负荷和恶劣工况下的摩擦副润滑。
本文将对固态润滑薄膜摩擦副的摩擦特性进行研究和探讨。
首先,固态润滑薄膜的摩擦特性与表面物理和化学特性密切相关。
实验研究表明,固态润滑薄膜能够在摩擦副表面形成均匀、连续和致密的润滑膜,这是由于薄膜与摩擦副表面分子间的吸附和表面反应所导致的。
薄膜的吸附能力和稳定性决定了其润滑性能的优劣。
因此,研究薄膜的物理和化学特性,如厚度、成分、表面形貌等,对于理解固态润滑薄膜的摩擦特性至关重要。
其次,固态润滑薄膜的摩擦特性与工作条件有密切关系。
不同的工作环境和工作状态会对薄膜的润滑效果产生影响。
例如,在高温条件下,薄膜的稳定性和抗氧化性能非常重要,因为高温容易导致薄膜的氧化和热分解。
此外,在高速和高负荷条件下,薄膜的抗磨性能和减摩效果更加关键。
因此,在研究固态润滑薄膜的摩擦特性时,需要考虑到不同的工作条件对摩擦副的影响。
进一步研究发现,摩擦副表面的微观变形和应力分布也会影响固态润滑薄膜的摩擦特性。
摩擦副的载荷和速度会导致摩擦表面的塑性变形和应力集中,这可能会破坏薄膜的完整性和稳定性。
因此,设计和优化摩擦副的几何形状和材料特性对于提高固态润滑薄膜的润滑效果和抗磨性能至关重要。
此外,摩擦副润滑薄膜的摩擦特性还与润滑油的性质有关。
固态润滑薄膜通常与润滑油共同工作,以实现更好的摩擦和磨损控制效果。
润滑油的粘度、添加剂和基础油种类可以影响润滑薄膜与摩擦副的相互作用和摩擦特性。
因此,研究润滑薄膜与润滑油之间的相互作用机制对于优化摩擦副的润滑效果非常重要。
在固态润滑薄膜摩擦副的研究中,还可以利用各种表征手段来评估薄膜的摩擦特性。
板料拉深成型中的润滑特性分析
Th n l ss o h u rc to h r c e itc n t e d a f r i g o h h e e a a y i ft e l b ia i n c a a trsis i h r w- o m n ft e s e t W ANG h n ,QU n — n,YI M ig h C eg Qig we N n — u,Z HAO i i g Ha— n x
深 过程 中常 出现 的质 量 缺 陷 如起 皱 、 开裂 、 细颈 、 表 1 1 粘 度模型 . 在薄 膜润滑 中 , 流体粘 度 的变化 不可 忽视 , 粘度 随距壁 面 的位置 变化 , 可约化 为分 层模 型 , 是粘 且 但 度应该 是 位置 的连 续 函 数 , 数修 正 中需 已 知壁 面 指
第2 4卷 第 3期 21 0 0年 5月
山 东 理 工 大 学 学 报( 然 科 学 版 ) 自
J u n lo h n o g Unv ri fTe h oo y Nau a ce c i o ) o r a fS a d n iest o c n lg ( t rlS in eEdt n y i
V o124 N o . .3
Ma 1 v 20 0
文章 编号 : 6 2 6 9 (0 0 0 ~ 0 2 0 17— 172 1) 3 08 — 4
板 料 拉 深 成 型 中的润 滑 特性 分 析 王 成 ,曲 来自 文 ,尹 明 虎 ,赵 海 星
( 山东理工 大 学 机械 工程 学 院 ,山东 淄博 2 5 4 ) 5 0 9 摘 要 : 用 薄膜润 滑理论 , 分析拉 深 件 成 型特 点 的基 础 上 , 出 了拉 深件 成 型 中的 润滑模 型 ; 利 在 推 通过 E A/ n fr 软 件对 拉深 成 形过 程进 行 仿 真模 拟 , T Dy aom 并对 结果 进 行分 析 ; 究 了成 型 中润 滑 研 膜厚度 的变化 , 为实 际生产 找 出 了相 应润滑 剂 的最佳粘 度 范 围.
水膜润滑的工作原理与摩擦减小
水膜润滑的工作原理与摩擦减小摩擦是物体在接触面上的相互作用力,会导致能量损失和部件的磨损。
为了降低摩擦力和磨损,人们开发了各种润滑方式,其中一种重要的方式就是水膜润滑。
水膜润滑是利用液体水形成薄膜来减小接触面上的摩擦力,本文将探讨水膜润滑的工作原理与摩擦减小机制。
一、水膜润滑的工作原理水膜润滑的主要工作原理是通过在材料表面形成一个连续的水膜,将接触面分离,达到减小摩擦的效果。
具体包括以下几个方面:1. 液体分子层间力:水分子间存在着强大的库仑作用力、范德华力和静电吸引力,使得水分子之间形成密集有序的结构。
当两个物体表面相互接触时,液体分子的这种结构会在接触点形成分子层,从而形成漂浮的水膜,减小了接触面的实际接触面积,降低了表面之间的摩擦。
2. 液体的润滑性:水具有良好的流动性和粘度较小的特点,能够快速填满接触面上的微小凹陷点,减小了接触表面之间摩擦的实际接触面积。
3. 液膜的压缩弹性:水膜在承受外力时具有一定的压缩弹性,当外力作用于接触面时,水膜被压缩,吸收和分散了部分压力,降低了接触点的压力,减小了摩擦力。
二、摩擦减小的机制水膜润滑通过上述的工作原理,使得接触表面之间的实际接触面积减小,从而实现摩擦减小。
具体表现在以下几个方面:1. 摩擦力的减小:由于水膜的存在,接触表面之间的摩擦力大大降低。
水膜起到了缓冲效应,吸收和分散了外力,降低了接触点的压力,减小了摩擦力。
2. 磨损的减少:水膜分离了接触表面,减小了实际接触面积,从而减少了材料之间的磨损。
此外,润滑剂中的一些添加剂具有抗磨损作用,也有助于降低磨损。
3. 温度的降低:水膜润滑还能起到降低摩擦表面温度的作用。
由于液体具有更好的散热性能,能够有效地带走摩擦过程中产生的热量,防止材料因过热而发生变形或损坏。
三、水膜润滑的应用水膜润滑广泛应用于工业生产和机械设备中。
以下是一些常见的应用领域:1. 金属加工:水膜润滑在金属加工中起到了重要的作用。
例如,车床、磨床和铣床等机床上会使用切削液,利用水膜润滑减小金属件与切削刀具之间的摩擦,提高加工的质量和效率。
简述边界润滑膜的减摩机理
简述边界润滑膜的减摩机理
边界润滑膜是一种在滑动表面上形成的一层极薄膜,它能够减少两个滑动表面之间的接触和摩擦,从而减少能量损失和磨损。
边界润滑膜的形成可以通过三种机理进行描述:
1. 分子吸附机制:当润滑油中的分子吸附在金属表面上时,它们会形成一个极薄的膜。
这个膜可以填充表面间的微观不平整,并且使得两个表面之间的直接接触减少。
由于分子的吸附能力,它们能够有效地减少摩擦和磨损。
2. 化学反应机制:润滑油中的分子在与金属表面接触时,可以发生化学反应,形成一层保护性的沉积物或化学膜。
这个化学膜是不溶于润滑油的,但它能够填充表面间的微观不平整,并且减少接触面积,从而减少摩擦。
3. 高分子膜机制:在一些极端条件下,如高温和高压下,润滑油中的高分子物质能够形成一个类似于塑料的薄膜。
这个薄膜能够在表面上形成一个保护层,并且能够承受高压下的摩擦力,减少摩擦和磨损。
以上三种机理可以单独或者同时起作用,形成有效的边界润滑膜,减少摩擦和磨损。
边界润滑膜的形成对于机械设备的正常运行和寿命具有重要意义。
固体膜润滑剂耐燃油及摩擦学性能研究
固体膜润滑剂耐燃油及摩擦学性能研究鲍天骄;李凤兰;王振军;李阳阳;王彦【摘要】通过系列耐燃油及摩擦学性能试验设计,模拟固体膜润滑剂在发动机燃油系统中的实际应用条件,对比研究满足MIL-PRF-46010标准的固体膜润滑剂(牌号A)、航空通用高温固体膜润滑剂(牌号B)以及航天用中温固体膜润滑剂(牌号C)在燃油系统中的耐燃油及摩擦磨损性能.结果表明:喷气燃料对A型固体膜润滑剂的影响不大,喷气燃料浸泡前后A型固体膜润滑剂的平均摩擦因数均在0.02~0.05范围内,耐磨寿命均在1h以上;A型固体膜润滑剂与喷气燃料长期接触不会影响喷气燃料的性能;A型固体膜润滑剂材料不论是在承载能力、耐磨寿命还是耐燃油性能方面都明显优于B型及C型固体膜润滑剂,这是因为A型固体膜润滑剂中的MoS2和Sb2O3起到了协同抗磨作用.%Through the design of jet fuel resistance and tribological properties,the real condition of solid film lubricant in engine was simulated.The Jet fuel resistance and tribological properties of three kinds of solid film lubricants in the fuel system were researched and compared,including the solid film lubricant (Type A) which satisfied the standard of MILPRF-46010,general aviation high temperature solid film lubricant (Type B) and aerospace mild temperature solid film lubricant (Type C).The results show that type A solid lubricant has no influence on the properties of jet fuel in a longtime contact,and jet fuel has little influence on type A solid film lubricant.Whether dipping in fuel or not,the average friction coefficient of type A solid lubricant is maintained in 0.02 to 0.05,and wear life is above 1 hour.Type A solid lubricant is obvious superior to type B and C solid lubricant in carrying capacity,wear life andfuel resistance properties,which is benefited from the synergistic anti-wear effect between MoS2 and Sb2O3 in the type A solid lubricant.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2017(042)005【总页数】5页(P130-134)【关键词】无油润滑;固体膜润滑剂;耐燃油【作者】鲍天骄;李凤兰;王振军;李阳阳;王彦【作者单位】北京航空材料研究院北京100095;北京航空材料研究院北京100095;北京航空材料研究院北京100095;北京航空材料研究院北京100095;北京航空材料研究院北京100095【正文语种】中文【中图分类】TB34;TH117.1固体润滑膜是二战后随航空航天技术发展起来的一种新型润滑材料,以整体材料、涂层或薄膜为主要润滑形式,是一种能够满足高温(≥250 ℃)、低温(≤-100 ℃)使用环境的润滑材料[1]。
薄膜润滑条件下指数粘度修正模型的速度场分析
曲庆文 教 授
薄 膜 润滑 现 象 在许 多 条件 下 都可 能 产生 , 近 年来 , 它的研 究 也 日渐 增加 , 对 出现了多种计 算模 型 , 曲庆 文 等 “ 出的等 效粘 度 模 型 , 同一 如 。 提 把 问隙截 面 内 的粘 度 统计 处理 为平 均 粘 度 , 此模 型 可 以通 过相对 简单 的间 隙变 化实验 来测定平 均 粘 度 统 计形 成 ; c y3 出 , 庆 文等 进 一 步 推 Ti 提 h 曲 ” 导的分 层 粘 度模 型 , 模 型把 流 层分 为 3个 固定 此 层, 以层 内等 粘度 处 理 , 困难在 于层 的划分 , 其 层 是通 过润 滑剂 与 固体 表面 的特 性进行 统计计 算来 得到; 曲庆文等 一 出 的指数 型 粘度模 型 , 循 吸 提 遵
向 为非 圆齿 轮 传 动 , 机构 C AD 与 仿 真 技 术 莸 国 家 专 利 3项 。发 表论文近 3 O篇 船 晓馒 , , 92年 生 喑 尔 滨 工 业 大学 机 电工 男 I6 程 学 院 机 械 工 程 系 副教 授 、 士 李 丹 , 6年 生 暗尔 滨 博 男 I5 9 工 业 大 学机 电 工 程 学 院机 槭 工 程 系工 程 师 李 毕 般 . .9 7年 男 】2
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中 国机 械工 程第 l 3卷 第 1 期 20 1 0 2年 6月 上 半 月
文章编 号 :0 4 3 2 0 ) 1 9 2 3 1 0 —1 2 x( O 2 1 —0 6 —0
薄膜 润滑条件下指数粘 度修正模 型 的速 度场分 析
力 变化 , 速度 则
一
出现较 大 的误差 本 文 以指数 型粘度修 正模 型 为 例进 行速 度分析 , 以进一 步 了解 薄膜 润滑 的特性 ,
不同离子液体润滑条件下BCN薄膜摩擦学性能研究
陈 友 明 彭成 章 张俊 彦
(.湖南科技大学机械设备健康维护 省重点实验室 湖南湘潭 4 0 ; 1 12 1 1 2 .中国科 学院兰州化学物理研究所 固体润滑 国家重点实验室 甘肃兰州 700 ) 300
Istt o C e i l hs sC i s cdm c ne , nhuG nu70 0 , h a ntu f hm c yi ,hn eA ae y f i csL zo as 3 0 0 C i ) i e aP c e oS e a n
AbtatB rnc ro i ie B N) l eed p s e n s i nsb t t b du e u n yman t nsut s c: oo ab nntd ( C fmsw r e oi do ic u s a yme im f q e c g er p t — r r i t lo re r o e
Trb l g c lPr p r i s o i o o i a o e te f BCN l s wih Di r n o i Fi t 圩e e tI n c m
Li u d s Lu i a s q i s a brc nt
Ch n Yo mig Pe g Ch n z a g e u n n e g h n Zh n u y n a gJ n a ( . n nP oica K yL b rtr fH at itn n efrMeh nclE up n , u a nvri f 1 Hu a rvn il e a oaoyo e l Mane a c o c a ia q ime tH n U iest o h n y
弹流润滑与薄膜润滑转化关系的研究
弹流润滑与薄膜润滑转化关系的研究弹流润滑与薄膜润滑是两种不同的摩擦学现象。
弹流润滑发生在两个表面之间存在一定的弹性变形时,而薄膜润滑则是液体或气体在两个表面之间形成的薄膜中产生的摩擦减少现象。
这两种润滑现象之间存在转化关系,当材料表面光洁度较高,同时润滑剂含量充足时,弹流润滑会转化为薄膜润滑。
这种转化关系实际上是由润滑剂分子在表面形成的薄膜层起到的。
润滑剂分子在表面形成的薄膜层可以减轻表面之间的接触压力,从而降低摩擦系数。
当润滑剂分子在表面形成的薄膜层足够厚时,这种润滑现象就会转化为薄膜润滑。
因此,如何让润滑剂分子在表面形成足够的薄膜层是实现弹流润滑到薄膜润滑转化的关键。
同时,润滑剂分子的类型、含量以及溶液浓度等因素也会影响润滑效果和转化的速率。
在实际应用中,研究弹流润滑与薄膜润滑的转化关系可以为优化润滑剂的配方、提高材料性能和延长设备寿命提供理论依据和实践指导。
因此,该领域的研究具有重要的实际应用价值。
除了润滑剂的配方和含量外,材料表面的光洁度也是影响弹流润滑和薄膜润滑转化的关键因素之一。
表面光洁度越高,弹流润滑到薄膜润滑的转化就越容易发生。
同时,材料表面的化学性质和形貌也会影响润滑剂分子在表面形成的薄膜层的稳定性和厚度。
为了研究弹流润滑与薄膜润滑的转化关系,在实验中通常采用摩擦学测试仪等设备进行实验。
通过改变润滑剂的类型、含量以及材料表面的光洁度和形貌等因素,可以研究它们对弹流润滑和薄膜润滑转化的影响。
此外,为了更加深入地研究润滑现象,还可以利用表面分析技术来观察表面润滑剂分子的分布和稳定性。
总之,弹流润滑与薄膜润滑转化是摩擦学领域中的热点研究方向,其对于润滑剂的开发、材料设计和设备维护等方面都具有重要意义。
随着技术的不断进步和实验方法的不断改进,相信我们对于这种转化关系的理解和掌握将会更加深入和全面。
除了润滑剂的配方、含量和材料表面的光洁度和化学性质外,温度和压力等操作条件也会影响弹流润滑和薄膜润滑的转化。
滑动轴承磁流体薄膜和润滑特性的研究
帚
Re e r h o b ia i g Ch r c e ifc o i l s a c n Lu r c tn a a t rs f Th n Fim i a d G l e Be r n s Afe t d b a n tc Fl i n i a i g f c e y M g e i u d d
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20 0 7年 1 月
润 滑 与 密 封
LUBRI CAT 0N 1 ENGI NEERI NG
Jn 2 0 a.0 7
Vo . 2 No 1 13 .
第3 2卷 第 1 期
滑 动轴 承 磁 流体 薄膜 和 润 滑 特 性 的研 究
式 中 : 为 L nei ’S 数 ( 热 比) T= I agv n 参 磁 ,I 0 " n・ ( T ;M k) 为磁 流体 的饱 和磁 化强度 ; 。 为真 空
磁导率 ;I n为粒 子 的磁 偶极矩 ,k为玻尔 兹曼 常数 ; 为绝对温度。 磁 流 体 具 有 普 ◆ 通液体 的粘温特性 。
何世权 杨逢瑜 杨 瑞
甘肃兰州 70 5 ) 30 0
( 兰州理工大学磁性物理与磁技术研究所
嚣 摘要:在横向外磁场作用下,同时伴随磁流体中磁粒子的转动时,推导磁流体薄膜中压力的雷诺方程表达式;研究 格 格 不同 类型的 载体 磁流体在 外磁场 作用下, 对无限 长挤压薄 膜轴承和 轴承的 滑动 润滑特 性的 影响。 表明: 结果 磁场增加 磁 弗
Ab ta t Co sd r d t e t r ig a t n o h g ei r is a d t e e itn e o h xe o o z na g ei sr c : n iee h u nn ci fte ma n t gan n h xse c f te e tr rh r o tlma n tc o c i i i l te Re a l q ai h td s r ig t ema n t f i h n f m Sp e s r sd du e . h fe to h g tc fed,h n ute u t n t a e c b n h g ei u d ti l ’ r su ewa e c d T e efc fte ma ei o i cl i n l i fdf r n d y e a td b h xe rma n tcf l n te lb ai h r ceit o q e zn n f m e r fud o i ee t o yt p ce yt ee tro g e i ed o h u rc t n c a a trsi fs u e ig ti l b a— f b i i i o c h i ig n l e b a n swa td e . s l s o h tma n tcfed n ra e te vs o i n o d fre o i fl a d n sa d gi e r g ssu id Reu t h wsta g ei l si ce s h ic st a d la oc foli m n d i i y i h smu h ls n u n e t rcin fr e t a c e sif e c of to oc . l i Ke wo d ma n tcfud; n ute u t n; e rn s l b c t n y rs: g ei i Re a l q ai b ai g ;u r ai l o i o
润滑条件下金刚石薄膜及石墨/金刚石复合薄膜的摩擦学性能
润滑条件下金刚石薄膜及石墨/金刚石复合薄膜的摩擦学性能
本文报告了润滑条件下金刚石薄膜及石墨/金刚石复合薄膜的
摩擦学性能。
通过实验,我们发现这两种结构的摩擦系数相对较低。
首先,我们在润滑剂润湿的环境中测试了金刚石薄膜的摩擦性能。
结果表明,该薄膜的摩擦系数小于0.1。
该值非常低,接
近于理想摩擦系数0。
此外,金刚石薄膜具有强烈的耐磨性,
可以抵抗高温和冲击力。
其次,我们利用变频器试验法研究了一层石墨/金刚石复合薄
膜的摩擦学性能。
实验测试结果表明,石墨/金刚石复合薄膜
具有极低的摩擦系数,约为0.02。
而且,复合薄膜具有优异的防腐性能,可以有效抗潮,耐水性能较好。
此外,复合薄膜还具有良好的热塑性、优异的耐热性和良好的热特性,可以有效抑制热膨胀和应力集中,并显示出优异的抗震性。
总之,润滑条件下,金刚石薄膜和石墨/金刚石复合薄膜都具
有良好的摩擦性能,其摩擦系数很低,而且具有优异的耐磨性、防腐性和耐水性。
因此,这种薄膜能够有效应用于航空、核工业、冶金以及船舶等行业,可以大大提高抗磨损性能并提升工作效率。
含氢类富勒烯薄膜摩擦性能研究及固液复合润滑
含氢类富勒烯薄膜摩擦性能研究及固液复合润滑由于现代科学技术的发展,摩擦所导致的负面效应也越来越严重。
不仅是材料的破坏损耗,摩擦所造成的能源的浪费和污染物的排放也是非常严峻的问题。
随着科技的发展,极大地拓展了人类所能踏足的领域,而且新型技术的发展使人们在微观与宏观尺度上的探索有了飞跃式的进步。
同样,对运动部件机构的长寿命和高可靠性有了更加严苛的需求,通常来说,大幅度提升机械运动部件的使用寿命及可靠性的关键技术之一是优秀的润滑技术。
固体薄膜润滑具有使用温度范围宽、结构简单等优点,比如类金刚石碳膜,特别地,在类金刚石碳膜的研究过程中,摩擦学者发现了一种具有独特纳米结构的非晶碳膜,即类富勒烯纳米结构镶嵌在非晶碳网络中,其与常规非晶碳膜来说,具有更高的硬度和弹性恢复,化学惰性及摩擦磨损特性。
特别是含氢类富勒烯薄膜,由于氢的存在,具有更加优异的摩擦学性能。
但是对于固体润滑薄膜而言,有限的使用寿命,替换的困难性,容易氧化及退化等缺点限制了其进一步的应用。
因此,提高运动部件寿命及可靠性是目前所急需解决的问题。
基于以上问题,本文通过两个方面为提高运动部件寿命及可靠性,一方面通过调查含氢类富勒烯薄膜,研究其磨损过程中磨损寿命变化,及温度对薄膜可靠性的影响;另一方面,通过使用固液复合润滑的方式来改善固体润滑薄膜的缺陷。
1.通过直流等离子增强化学气相沉积方法在硅片表面生长了类富勒烯含氢碳膜,并通过扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM),拉曼光谱证实了薄膜的结构。
通过纳米压痕仪测量了薄膜在磨损阶段的硬度,并用中国科学院兰州化学物理研究所自制的球-盘往复摩擦磨损试验机上研究了薄膜在不同载荷下的摩擦系数及寿命的变化。
探讨了薄膜在不同载荷下寿命变化与薄膜硬度的关系。
通过测载荷为10N、20N、25N下不同摩擦时间的含氢类富勒烯薄膜的表面硬度,可得出结论,在磨合期,在载荷作用下,薄膜表层内部发生塑性变形形成硬化带,使薄膜的硬度增加。
薄膜润滑的结构和摩擦特性的分子动力学模拟
薄膜润滑的结构和摩擦特性的分子动力学模拟白敏丽;刘美;王宇;吕继组;胡成志;王鹏【摘要】The structural characteristics and friction properties of the lubrication film of thin film lubrication were studied with n-heptane as lubricant.The method of molecular dynamics was adopted to calculate the thin film lubrication system,and the influences on the film structure and component,the slip phenomenon and the friction properties by temperature and pressure were explored.Results show that nanometer level lubricating film shows layered performance similar to solid.The higher the temperature,the stronger the adsorption of solid and liquid molecules,the greater the friction,and the interface slip is less likely to occur.The greater the pressure,the more prominent the layered structure similar to solid,the greater the friction,and the interface slip is less likely to occur.Thin film lubrication is a transition state,which can exist independently.%研究以正庚烷作为润滑剂时薄膜润滑膜的结构特性和摩擦特性.采用分子动力学的方法建立薄膜润滑的计算体系,探究温度和压力对润滑油膜结构组成、滑移现象和摩擦特性的影响.结果表明,纳米量级润滑膜显现出“分层”的类固性;温度越高,固液分子之间吸附作用越强,越不易发生界面滑移,摩擦力越大;压力越大,层状结构越突出,类固性越强,越不易发生界面滑移,摩擦力越大;薄膜润滑是一种过渡状态,且是一种可以独立存在的过渡状态.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2017(042)004【总页数】5页(P12-16)【关键词】分子动力学;薄膜润滑;正庚烷【作者】白敏丽;刘美;王宇;吕继组;胡成志;王鹏【作者单位】大连理工大学能源与动力工程学院辽宁大连116024;大连理工大学能源与动力工程学院辽宁大连116024;道依茨一汽大连柴油机有限公司研发部辽宁大连116024;大连理工大学能源与动力工程学院辽宁大连116024;大连理工大学能源与动力工程学院辽宁大连116024;大连理工大学土木工程学院辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TH117液体润滑剂是工程中使用最广的润滑材料,通常在表面间形成微米量级的润滑保护膜。
WS_2-C固体润滑薄膜的制备及其摩擦磨损性能
金 基 体 上 沉 积 了 wS 一 2c复 合 薄 膜 , 用 扫 描 电 镜 、 谱 仪 对 复 合 薄 膜 的 微 观 结 构 及 成 分 组 成 进 行 了 分 利 能
析 , 利用 显 微 硬 度 仪 和 摩 擦 磨 损 试 验 机 对 复 合 薄 膜 的 硬 度 及 摩 擦 磨 损 性 能 进 行 了 评 估 . 果 表 明 : 并 结
针对这 一现 象 , 内外 的研 究 人 员通 过 共 溅 射 国
TiAg及 Au等 可 以优先 氧化 的材料 , 改善 Mo z , 来 S 和 WS 。的耐 磨 性 能 , 有 人进 行 掺 C或 掺 N 的 研 也
究 ]但 大多都 是通 过反应 磁控 溅射 或射 频溅 射 的 。,
收稿 日期 : 0 0 1 — 5 2 1 —0 1
WS 一 固体 润 滑 薄膜 的制备 及 其摩 擦 磨 损 性 能 * 2C
宋 玉波 ,代 明 江 。 ,余 志 明 ,韦春 贝 ,侯 惠君 ,林松 盛
( . 南 大 学 材 料 科学 与 工程 学 院 ,湖南 长 沙 1中 40 8 ; 1 0 3
2 广 东 省 工 业 技 术 研 究 院 ( 州 有 色 金 属 研 究 院 材 料 表 面 工程 研 究 所 ) 广 东 广州 5 O 5 ) . 广 , 1 6 O 摘 要 : 改善纯 ws 为 2薄膜 在潮 湿 大 气 中 的摩 擦 磨 损性 能 , 采用 磁 控 溅 射 结 合 离 子 源 的方 法 在 T 4合 C
容易 吸潮而 氧化 , 导致 失效 , ] 因此影 响 了此类 材 料
的推 广应用 .
为 0 3 n 镀膜 前先用 离子 源产 生的辉 光 放 电对样 . i.
品进行 刻 蚀 清 洗 , 空 度 为 0 4 P , 子 源 电压 为 真 . a 离 5 0V, 7 偏压 为 7 0V, 洗时 间为 1 n 然后 在相 0 清 0mi; 同 的工 作真 空条件 下进行 溅射 沉积 , 沉积 的 Ti 膜和
润滑油分析报告
润滑油分析报告1. 简介本报告将对润滑油进行分析,包括对润滑油的基本性能、物理性质、化学性质、抗氧化性能和粘度等方面的评估。
通过分析润滑油的指标数据,我们可以评估润滑油的质量和有效使用寿命。
2. 润滑油的基本性能润滑油是一种用于减少机器零件之间摩擦和磨损的物质。
它的基本性能可以通过以下几个指标来评估:2.1 闪点闪点是润滑油在接近开放火焰下释放可燃气体的最低温度。
通常,闪点越高,润滑油的热稳定性越好。
2.2 凝点凝点是润滑油在低温下变得粘稠并失去流动性的温度。
较低的凝点有助于确保润滑油在低温环境下仍然能够流动和起到润滑作用。
2.3 黏度指数黏度指数是一个度量润滑油黏度变化程度的指标。
黏度指数越高,润滑油的黏度随温度变化的能力越好,它在不同温度下维持相对稳定的黏度。
3. 润滑油的物理性质润滑油的物理性质可以通过对其密度、颜色和外观等指标的评估来确定。
3.1 密度润滑油的密度是其单位体积质量的测量值。
通常我们希望密度相对稳定,因为过高或过低的密度都可能不利于润滑和冷却。
3.2 颜色和外观润滑油的颜色和外观可以提供关于油品是否受到污染或氧化的线索。
如果润滑油呈现深黑色或浑浊,很可能是因为油中存在杂质或氧化产物。
4. 润滑油的化学性质润滑油的化学性质对其有效性和长期使用性能有很大影响。
4.1 酸值润滑油中的酸度可以通过酸值来表示。
高酸值可能意味着润滑油受到了氧化或污染。
4.2 堆积密度润滑油的堆积密度是指润滑油在给定体积内的质量。
堆积密度越高,说明润滑油分子间的吸引力越大,这可能是由添加剂的存在引起的。
4.3 渣分渣分是指在高温下润滑油残留在容器或管道中的固体物质。
过高的渣分可能导致润滑油在使用时产生积炭。
5. 润滑油的抗氧化性能润滑油的抗氧化性能是其使用寿命的一个关键因素。
5.1 铜片腐蚀试验通过将润滑油与铜片接触一段时间,观察铜片的腐蚀情况来评估润滑油的抗氧化性能。
腐蚀程度越低,润滑油的抗氧化性能越好。
润滑条件下金刚石薄膜及石墨_金刚石复合薄膜的摩擦学性能_侯亚奇
第22卷 第1期摩擦学学报V ol22, No1 2002年1月TRIBOLOGY Jan,2002润滑条件下金刚石薄膜及石墨/金刚石复合薄膜的摩擦学性能侯亚奇,庄大明,张 弓,刘家浚,吴敏生(清华大学机械工程系,北京100084)摘要:利用SRV摩擦磨损试验机对比考察了液体石蜡润滑时硬质合金基体上金刚石薄膜和石墨/金刚石复合薄膜的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜对试样和磨痕表面形貌进行了观察分析,并进而探讨了磨损机理.结果表明,在润滑条件下,石墨/金刚石复合薄膜的摩擦系数和磨损体积损失均较金刚石薄膜的小,金刚石薄膜和石墨/金刚石复合薄膜的主要磨损机理均为亚微断裂磨损,而石墨膜可以有效地减轻亚微断裂磨损.关键词:金刚石薄膜;石墨/金刚石复合薄膜;摩擦学性能;磨损机理中图分类号:T H117.1 文章标识码:A文章编号:1004-0595(2002)01-0001-05金刚石薄膜以其优异的机械、光学和电子学性能而倍受研究者的关注[1,2];作为一种超硬薄膜,其摩擦学性能亦得到了广泛的研究[3~5],而其在工具刀具领域的应用则一直是人们追求的目标[6].从微观尺度而言,金刚石薄膜是一种表面粗糙的多晶薄膜,其摩擦系数相对于光滑金刚石明显偏高,这极大地制约了其在机械领域的应用[5].近年来,人们开展了金刚石薄膜抛光[7,8]、纳米金刚石薄膜[9,10]、类金刚石薄膜[11,12]以及金刚石薄膜表面减摩涂层[13]的研究,以尝试降低金刚石薄膜的摩擦系数.将耐磨涂层和减摩涂层相结合可望获得摩擦学性能优异的改性表面.鉴于石墨具有良好的润滑和减摩性能,本文作者利用磁控溅射石墨靶在金刚石薄膜表面沉积石墨薄膜,制得了石墨/金刚石复合薄膜.采用SRV摩擦磨损试验机考察了金刚石薄膜及石墨/金刚石复合薄膜在不同载荷条件下的摩擦学性能.1 实验部分在YG6基体上分别沉积金刚石薄膜和石墨/金刚石复合薄膜,然后将2种试样用于摩擦磨损对比试验.试样尺寸均为11mm 11mm 4mm.采用HF-CVD法制备金刚石薄膜,薄膜厚度为10 m;然后通过磁控溅射在金刚石薄膜表面镀覆石墨薄膜,即得到石墨/金刚石复合薄膜试样,其石墨层厚度约为2.5 m.摩擦磨损试验在SRV高温磨损试验机上进行,试验环境为常温,润滑剂为液体石蜡.上试样为热压氧化锆陶瓷球,直径为 9.50m m.试验参数为振动频率30H z,振幅1mm,载荷80N、120N、160N和200N,试验时间30min.利用JSM-6301F型场发射扫描电子显微镜观察试样和磨痕表面形貌,利用Talysurf5-120型表面形貌仪测定试样表面粗糙度和磨痕断面形状,并计算磨痕长度,进而求出磨痕体积损失.利用SPEX -1403型拉曼光谱仪获得金刚石薄膜的拉曼散射谱,用显微硬度计和纳米硬度计测定试样的硬度,所采用载荷分别为0.1N和20mN.2 结果与讨论2.1 试样基本性能本文所用硬质合金基底由YG6硬质合金刀片经线切割得到,其主要成分为WC和Co(6.6%).基金项目:国家自然科学基金资助(59675029).收稿日期:2001-04-01;修回日期:2001-07-20/联系人侯亚奇,E-mai l:hyqgg@.作者简介:候亚奇,男,1979年生,博士研究生,目前主要从事功能薄膜材料的研究.金刚石薄膜试样的拉曼散射谱如图1所示.可以看出,在波数为1332cm -1处的峰很尖锐,说明金刚石薄膜纯度高,质量好.图2所示为金刚石薄膜试样的表面形貌SEM 照片,可见明显的块状金刚石晶粒.石墨薄膜表面形貌SEM 照片如图3所示,可见石墨薄膜主要由球形的石墨颗粒堆积而成.Fig 1 Raman spectr a of diamond film 图1金刚石薄膜拉曼散射谱图F ig 2 SEM photograph of diamond film specimen图2 金刚石薄膜表面形貌SEM照片F ig 3 SEM photograph of graphite film图3 石墨薄膜形貌SEM 照片利用显微硬度计测得所用硬质合金基底的硬度为1536HK ,用纳米硬度计测得金刚石薄膜试样的硬度为11092H V.氧化锆陶瓷球硬度为89H RA.用形貌仪测得金刚石薄膜的粗糙度R a 为0.31 m,石墨/金刚石复合薄膜的粗糙度R a 为0.35 m.2.2 摩擦磨损性能图4所示为金刚石薄膜和石墨/金刚石复合薄膜同氧化锆对摩时摩擦系数随时间的变化曲线.可以看出:在液体石蜡润滑条件下,金刚石薄膜和石墨(a)Diamond film speci m ens(b)Graphite/diamond com posite film specimensF ig 4 T he variation curv es of friction coefficient w ith timeunder differ ent loads图4 不同载荷下试样摩擦系数随时间变化曲线/金刚石复合薄膜的摩擦系数均随着载荷的增大而增大;在试验初期摩擦系数较高,随后摩擦系数逐渐降低并趋于平稳.对比图4(a 和b)可以看出,在相同的频率、振幅和载荷条件下,石墨/金刚石复合薄膜试样的稳定摩擦系数均比金刚石薄膜试样的小.图5所示为2种试样的磨损体积损失随载荷变化的关系曲线.可以看出:在润滑条件下金刚石薄膜与石墨/金刚石复合薄膜的磨损体积损失均小于2摩 擦 学 学 报第22卷Fig 5 V ariation of wear volume loss with load underparaffin o il lubrication图5 液体石蜡润滑下磨损体积随载荷变化的曲线7.50 10-4mm 3且均随载荷的增大而增大.而石墨/金刚石复合薄膜的磨损体积损失较小,说明石墨/金刚石复合薄膜中的石墨层能有效降低金刚石薄膜的磨损消耗,在载荷较小时,这种效果尤为明显.2.3 磨痕形貌观察及磨损机理分析图6给出了在液体石蜡润滑、载荷为80N 和200N 条件下金刚石薄膜试样的磨痕形貌SEM 照片,其中表面白色絮状部分经EDS 分析确认为氧化锆转移层.对比图6(a 和b)可以看出,随着载荷的增加,氧化锆向金刚石表面的转移加剧.尽管如此,在2种试样的磨痕表面并未出现金属摩擦副常见的(a)80N (b)200NFig 6SEM photogr aphs of wear tracks on diamond film specimen under different loads图6 不同载荷下金刚石薄膜试样磨痕形貌SEM 照片犁沟磨痕,而金刚石薄膜的磨损形式表现为微研磨磨损.这是由于液体石蜡在摩擦副表面间形成了边界润滑层,再加之金刚石本身硬度极高,内聚力大所致.根据摩擦副的特点和磨损表面形貌SEM 分析结果,我们认为其磨损机理为亚微断裂机制,即金刚石颗粒表面亚微米尺寸的微突体在摩擦力作用下发生断裂的机制.摩擦初始阶段薄膜表面的微突体较为尖锐,微突体之间存在互锁作用,相应的摩擦系数较高.随着亚微断裂过程的逐渐进行,微突体表面被逐渐磨平,变得圆滑、平整并不易脱落,摩擦系数则逐渐趋于稳定.另外,从磨痕表面存在转移的氧化锆可以推测还存在粘着磨损机制.对比图6(a 和b)可以看出,随着载荷的增大,金刚石表面的亚微断裂增多,其附着的氧化锆陶瓷也增多,说明载荷越大,磨损越剧烈.图7(a 和b )给出了在液体石蜡润滑、载荷分别为80N 和200N 条件下石墨/金刚石复合薄膜试样的磨痕形貌SEM 照片.由于在氧化锆陶瓷与薄膜试样接触表面之间形成了边界润滑膜,同时石墨起了固体润滑作用,相应的磨损相对减轻.在石墨/金刚石复合薄膜试样中,金刚石晶粒主要呈圆滑的球形或近球形,在金刚石晶粒间则存在黑色的石墨粉末.因金刚石与氧化锆陶瓷均为脆性材料,在边界润滑和固体润滑的共同作用下,其主要磨损形式为微突体之间的微研磨磨损,其磨损机理也为亚微断裂机制.对比图7(a 和b)可以看出,载荷越小,金刚石晶粒间石墨粉末越多,固体润滑作用越强.随着载荷的增大,石墨的损耗加剧,金刚石晶粒间的石墨粉末逐渐减少,固体润滑作用减弱;同时白色的氧化锆陶瓷增多.此时,金刚石表面的亚微断裂和粘着作用加剧,因此随着载荷的增大磨损体积损失和摩擦系数逐渐增大.对比图6和图7可以看出,石墨/金刚石复合薄膜中的金刚石晶粒较为圆滑,磨痕表面存3第1期 侯亚奇等: 润滑条件下金刚石薄膜及石墨/金刚石复合薄膜的摩擦学性能在明显的微细石墨颗粒.而金刚石薄膜中的金刚石晶粒棱角较为清晰,存在一定的晶粒剥落现象.这同第2.2节中薄膜材料相应的摩擦系数和磨损体积损失相对应.(a)80N (b)200NF ig 7 SEM photographs of wear tracks on gr aphite/diamond co mposite film at different lo ads图7 不同载荷下石墨/金刚石复合薄膜磨痕形貌SEM 照片3 结论a. 在液体石蜡润滑条件下,金刚石薄膜和石墨/金刚石复合薄膜的摩擦系数随载荷的增大而增大.在相同试验条件下,石墨/金刚石复合薄膜的摩擦系数和磨损体积损失均较小.b. 在液体石蜡润滑条件下,金刚石薄膜与石墨/金刚石复合薄膜的磨损机理主要为亚微断裂机制及粘着磨损.载荷越大,亚微断裂与粘着磨损越严重,摩擦系数和磨损体积损失也越大.复合薄膜中的石墨膜可以有效地减轻亚微断裂和粘着磨损.参考文献:[1]Robert F Davis.Diamond Films an d Coatings [M ].New Jersey:Noyes Publication.1993:147-150.[2]Tsai Hsiao-chu,Bogy D B.Characterization of diamondlike car -bon films and their application as overcoats on thin-films media for magnetic recording [J].J Vac Sci Technol A,1987,5(8):3287-3310.[3]Jahanmir S,Deckman D E,Ives L K,et al.Tribological charac -teristics of synthesized diamond films on silicon carbide [J].W ear,1989,133:73-81.[4]H ayward I P,S i nger I L,Sei tzman L E.Effects of roughness onthe friction of diamond on CVD diamond coatings [J ].W ear,1992,137:215-227.[5]Gardos M N,Soriano B L.The effect of environm ent on the tri bo -logical properties of polycrystalline diamond films [J].J M ater Res1990,5(11):2599-2609.[6]Faure C,Hann i W,Julia S chmutz C,et al.Diamond-coated tools[J].Diamond and Related M aterial s,1999,8:830-833.[7]M alshe A P,Park B S ,Brow n W D,et al.A review of techniquesfor polishing and planarizing chemically vapor -deposited (CVD)di amond films and substrates [J].Diamond and Related M aterials,1999,8(7):1198.[8]Zaitsev A M ,Kosaca G,Richarz B,et al.Thermochem i cal poli sh -i ng of CVD diamond films [J].Diamond and Related M aterials,1998,7(8):1108-1117.[9]C how L,Zhou D,Hussain A,e t al .Chemical vapor deposition ofnovel carbon materi als [J].Thin Solid Fi lms,2000,368:193-197.[10]Esteve J,Polo M C,Sanchez G.Diamon d and diamond-li k e car -bon films [J].Vacuum,1999,52:133-139.[11]Zhu Hong(朱宏),Li u Xianghuai(柳襄怀),Ren Congxi n (任琮欣),et al.T ribologi cal Properties of Diamond Like Carbon Fil m Prepared by Low Energy Ion Beam Assisted Depositi on with a S i n -gle Ion S ource(单源低能离子束辅助沉积类金刚石薄膜摩擦性能的研究)[J].Tribology(摩擦学学报),1995,15(2):118.[12]Ch en Jingsheng(陈景升),Wang Xuejun(王学军),Zheng Zhihao(郑志豪),et al.Study of Structure and T ribological Properties of Diamond Like Carbon S ynthesized from Polymer(聚合物热解合成类金刚石薄膜的结构及摩擦学性能研究)[J ].Tribology(摩擦学学报),1998,18(3):193.[13]Endler I,Bartsch K,Leonhardt A,et al.Preparation an d w earbehaviour of w oodw ork i ng tools coated w ith superhard layers [J ].Diamond and Related M aterials,1999,8(2-5):834-839.4摩 擦 学 学 报第22卷Tribological Performance of Diamond Film and Graphite/DiamondComposite Film under Paraffin Oil LubricationHOU Ya-qi,ZHUANG Da-ming,ZHANG Gong,LIU Jia-jun,WU M in-sheng(Dep ar tment of Mechanical Engineering ,T singhua U niver sity ,Beij ing 100084,China)Abstract:The tribolog ical performance of diamond film and graphite/diamond composite film under paraffin oil lubrication w as compared on an SRV friction and w ear test rig.The surface morphologies of the films and w ear tracks were observed with a scanning electron microscope.T he w ear volume losses of the film specimens w ere determined w ith a profilometer.The w ear mechanisms of the films are discussed as w ell.The results show that w ith paraffin oil lubrication the friction coefficient and w ear volume loss of graphite/diamond composite film are low er than those of the diamond film.Both the diamond film and graphite/diamond composite films are charac -terized by sub-micro-fracture and adhesion w ear in sliding ag ainst the ceramic counterpart under the lubrica -tion of liquid paraffin.Key words:diamond film ;graphite/diamond composite film;tribolog ical performance;w ear mechanism Auther:HOU Yaqi,male,born in 1979,Ph. D.,E-mail:hyqgg @.5第1期 侯亚奇等: 润滑条件下金刚石薄膜及石墨/金刚石复合薄膜的摩擦学性能。
硬脂酸钾固体润滑薄膜的制备及其摩擦磨损性能研究
硬脂酸钾固体润滑薄膜的制备及其摩擦磨损性能研究硬脂酸钾是一种常用的固体润滑剂,具有优异的摩擦磨损性能。
本文旨在探究硬脂酸钾固体润滑薄膜的制备方法及其磨损性能。
首先,我们选择了两种常用的制备方法:熔融涂覆法和溶液浸渍法。
熔融涂覆法是将硬脂酸钾加热至熔点后涂覆在基材表面,形成固体润滑薄膜。
溶液浸渍法则是将硬脂酸钾溶解在有机溶剂中,再将基材浸渍在溶液中,待溶剂挥发后得到薄膜。
通过对比两种方法的制备效果,我们可以选择出最适合的方法。
接下来,我们将对制备出的硬脂酸钾固体润滑薄膜进行摩擦磨损性能研究。
我们将使用摩擦试验机对不同物料、不同条件下的润滑薄膜进行摩擦实验。
实验参数包括载荷、摩擦速度和摩擦时间等。
通过对试验结果的分析,我们可以评估固体润滑薄膜的摩擦磨损性能。
为了深入了解硬脂酸钾固体润滑薄膜的性能,我们还将利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)等手段对薄膜的表面形貌和化学结构进行观察和分析。
这些分析结果可以为我们提供更详细的关于润滑薄膜的性能和机理的信息。
通过以上的研究,我们期望能够了解硬脂酸钾固体润滑薄膜的制备方法以及其摩擦磨损性能,并为相关领域的应用提供理论和实践参考。
此外,我们还可以对硬脂酸钾固体润滑薄膜的其他性能进行研究。
例如,可以探究不同温度、湿度以及环境条件下的摩擦磨损性能变化。
这将有助于确定该润滑薄膜在不同工作环境下的适用性。
此外,我们可以考虑混合添加其他添加剂或填料来改善硬脂酸钾固体润滑薄膜的性能。
通过添加适量的纳米填料或润滑添加剂,可以进一步提升润滑薄膜的润滑性能、抗磨损性能以及耐高温性能。
另外,我们还可以考虑对硬脂酸钾固体润滑薄膜进行耐腐蚀性能研究。
在某些特殊工作环境下,润滑薄膜可能会受到腐蚀的影响,从而影响其润滑性能。
因此,了解润滑薄膜在不同腐蚀介质中的稳定性是非常重要的。
最后,我们可以考虑在实际工程中应用硬脂酸钾固体润滑薄膜,评估其在实际工作条件下的性能表现。
薄膜润滑中双电层效应的理论分析与实验研究
写一篇薄膜润滑中双电层效应的理论分析与实验研究的报告,
600字
双电层效应在薄膜润滑中起着重要作用,其理论分析与实验研究是相关领域的热门研究课题。
对于双电层效应的理论分析,必须从一般双层膜润滑的概念开始。
双层膜润滑是指将一层低摩擦材料和一层较高摩擦材料混合安装在表面形成一个双层系统,以提高润滑效果。
考虑从电学角度,薄膜表面上形成的电层具有很大的影响力。
因为薄膜表面上摩擦物质会形成电荷,而这种电荷会影响薄膜之间的相互作用。
根据这种影响,可以得出电场对润滑的影响越大,薄膜之间的摩擦系数也越小,从而使润滑效果更佳。
在实验研究方面,为了研究双电层效应的实际应用,通常会使用曲柄轴-平面盘的组合,采用“在线”技术对润滑过程进行测量,并通过光学显微镜及扫描电子显微镜研究膜层变动情况及其形成机理。
另外,使用拉曼光谱、样品电化学循环伏安法以及程序升温可以研究双电层效应对薄膜润滑性能的影响。
总之,双电层效应的理论分析与实验研究十分重要。
针对薄膜润滑的实际应用,这些研究可以帮助科学家们理解双电层效应的影响,从而有效提高系统性能,实现更长久、更可靠的润滑效果。
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薄膜润滑的润滑性能分析摘要:薄膜润滑的特性及其润滑机理研究已成为近年来摩擦学研究倍受关注的领域.我们可以运用许多现代化的措施与方法对薄膜润滑的特性与机理进行科学的分析与研究.本文便是简略的介绍一些对薄膜润滑的润滑性能研究的方式方法:1、应用偶合应力理论来分析薄膜润滑状态的润滑特性;2、利用在油润滑中施加外加电场和在水润滑中添加KCl,以改变润滑剂中离子浓度进行组合滑块润滑试验;3、利用薄膜润滑状态下的非牛顿性和类固体特性,建立了薄膜润滑的数学模型,对线接触弹流薄膜润滑问题进行了数值分析计算.关键词:薄膜润滑;润滑性能正文:薄膜润滑的特性及其润滑机理研究已成为近年来摩擦学研究倍受关注的一个领域.薄膜润滑的特征之一是在表观上体现为膜厚很小, 需要考虑微粒的尺度效应.可以认为, 薄膜润滑在本质上是有序分子起主要作用的一种润滑状态.可以将摩擦副的两表面之间的相对运动分解为挤压运动和剪切运动,其中剪切运动不破坏分子的有序排列,相反在吸附势和诱导力等作用下,它可促进有序分子形成;挤压运动则通过引起有序排列的分子姿态的改变来降低分子的有序度.参考文献[1]中,应用偶合应力理论来分析薄膜润滑状态的润滑特性.通过利用计及应力偶效应的基本方程,包括:1、修正Reynolds方程:式中:U=U1+U2,h为油膜厚度,l为称为特征长度,具有长度量纲, 描述应力偶的相对作用.2、粘度方程和膜厚方程及载荷方程:粘度方程:膜厚方程(考察球与平板的光滑接触):载荷方程:式中:γ=h/l.其实验结果为:1、应力偶对粘度的增加效应:随着γ减小(通过增加l或者减小h),粘度增加量的增加倍数增大,当γ小于4以后粘度增加量急剧增大.由此可以预知,在C很小时,润滑油膜厚度与工况参数的关系明显地偏离弹流润滑理论结果, 而表现出对特征尺度的依赖效应.2、油膜厚度与速度的关系:当存在应力偶作用(l>0)时,油膜厚度均大于相应弹流润滑解的膜厚值,而且特征长度越大,膜厚增加越明显.当速度较高而相应油膜厚度很大时,应力偶对膜厚的影响很小.当存在应力偶时,膜厚与速度的关系不再呈简单的指数关系;膜厚越小,材料特征长度越大,则偏离越显著,从而体现出尺度效应.可以认为,在膜厚较大时,有序膜密度较小,处于弹流润滑区;随着膜厚逐渐减小,有序膜的作用变得明显,逐渐过渡到薄膜润滑状态.3、油膜厚度与载荷的关系:有序分子膜可以增加润滑膜的承载能力. 载荷对膜厚变化的影响不如速度的影响大.4、油膜厚度与润滑剂粘度的关系:在高膜厚区有序膜影响小,可以认为其处于弹流润滑区.当存在应力偶时,油膜厚度增加,这种影响随着特征长度的增加而更为明显.在低膜厚区,有序膜所占比例增加,明显偏离弹流曲线,润滑剂粘度同油膜厚度不再具有明显的指数关系在对数坐标上偏离了直线关系,体现出尺度效应.参考文献[2]中,双电层对薄膜润滑具有明显影响.建立了考虑双电层效应的有限宽组合滑块薄膜润滑数学模型,利用在油润滑中施加外加电场和在水润滑中添加KCl.以改变润滑剂中离子浓度进行组合滑块润滑试验,并利用试验结果对润滑中双电层效应的计算系数进行修正. 试验中以水作为润滑基础液, 选用KCl作为添加剂.施加载荷为470mN.且组合滑块尺寸分别为B1=5mm,B2=10mm,b=15mm.组合滑块和摩擦盘材料分别选用A3钢和不锈钢,如图:其实验结果为:1、在膜厚为100nm以下,流体的等效粘度随膜厚减小而迅速增加,为水的粘度的100倍以上;在膜厚为100nm以上时,流体的等效粘度随膜厚增加而逐渐减小.2、随着电场强度增加,双电层的电粘度效应增加,当电场强度达到一定程度时,双电层的电粘度效应开始减弱.这是因为在施加外电场后,润滑剂中的分子被部分极化,从而增强了摩擦副界面处双电层的离子浓度,增加了双电层的电粘度.但是随着电场强度增加,润滑剂分子被极化的比例逐渐增加,使得分子在润滑区的排列更有规律,沿流体运动方向流体的抗剪切性下降,粘度降低.又由于在薄膜润滑状态下,润滑剂具有表观粘度高、粘弹性和松弛时间效应强等特点,因此适用于牛顿流体的经典润滑理论不能准确反映薄膜润滑特性,要求考虑薄膜润滑的非牛顿特性.二阶流体模型在处理非牛顿问题时表现出了明显的优势,近年来受到了广泛关注. 该模型的流体应力应变率关系式中引入了含对应变率的二阶偏微分项,计入了时间因素和粘度的方向性,具有更广义的非牛顿性.参考文献[3]中,进一步考虑了固体表面的变形,并利用薄膜润滑状态下的非牛顿性和类固体特性,建立了薄膜润滑的数学模型,对线接触弹流薄膜润滑问题进行了数值分析计算.数学模型:1、薄膜的类固体特性:式中:η压力为0时的体相粘度;d为待定常数系数;δ为粘附层的厚度,同膜厚、油品分子和基体材料有关.2、等效粘度:3、速度求解:计算分析:1、粘变薄膜的刚性比牛顿流体的强.在膜厚较大的轻载区和中载区,薄膜的刚性随De数的增大而稍有提高;但在膜厚较小的重载区,油膜的刚性随De的增大而逐渐减小.2、牛顿流体和粘变流体的摩擦力均随载荷的增加而增加;在轻载区摩擦力增加较快;在中载区摩擦力几乎保持不变,出现摩擦力平台;在重载区摩擦力快速增加,且牛顿流体油膜厚度迅速减小,而粘变流体依然保持承载能力.3、在重载情况下,油膜承载能力迅速下降.4、较大De数相应的油膜随载荷增加而急剧变薄.5、牛顿流体和粘变流体的膜厚均随卷吸速度的降低而减小.粘变薄膜厚度与速度的相关性同牛顿流体相比小得多.对应于不同De数的膜厚-卷吸速度关系曲线的变化趋势相似,且不因引入二阶项而改变,与雒建斌等[4]实验结果一致,说明本文提出的粘变模型适用于薄膜润滑的理论计算.结论:1、应用偶合应力理论来分析薄膜润滑状态的润滑特性时,我们可知:a、利用应力偶理论可以较好地预测薄膜润滑的润滑特性.b、在薄膜润滑下的油膜厚度大于弹流理论预期值,膜厚越薄,即有序分子膜所起作用越大时,薄膜润滑膜厚较弹流解增加的幅值越大.在薄膜润滑下,润滑膜厚和速度以及粘度的关系不再呈简单的指数关系.c、同弹流润滑下类似,薄膜润滑时的膜厚随载荷的变化曲线较平稳.有序分子膜的作用相当于增加润滑剂的粘度,因而可以增加润滑膜厚的承载能力.随着特征长度的增加,薄膜润滑特性更为明显.2、利用在油润滑中施加外加电场和在水润滑中添加KCl.以改变润滑剂中离子浓度进行组合滑块润滑试验时,通过分析理论结果与实验结果可得:a、在薄膜厚度较薄时,双电层效应使得流体的电层的电粘度效应逐渐减弱.b、随着电场强度增加,双电层的电粘度效应增加,当电场强度达到一定程度时,双电层的电粘度效应开始减弱.3、利用薄膜润滑状态下的非牛顿性和类固体特性,建立了薄膜润滑的数学模型,对线接触弹流薄膜润滑问题分析计算可知:a、在相同载荷下,基于粘变模型计算得到的润滑膜厚度比基于牛顿流体模型的大,这说明粘变薄膜的承载能力较强.b、粘变薄膜厚度同速度的相关性比牛顿流体的小,所提出的粘变模型适用于薄膜润滑的理论计算.参考文献:[1]张朝辉, 温诗铸, 雒建斌.薄膜润滑中的应力偶效应[D].北京:清华大学摩擦学国家重点实验室,2002,11[2]王新杰, 白少先, 黄平.薄膜润滑中双电层效应的理论分析与实验研究[D].广州:华南理工大学机械工程学院,2005,11[3]白少先,黄平. 二阶流体薄膜润滑研究[D].广州:华南理工大学机械工程学院,2003,11[4]雒建斌,沈明武,史兵等.薄膜润滑与润滑状态图[J].机械工程学报,2000,36(7): 5-10.Lubrication Performance Analysis of Thin FilmLubricationAbstract:The thin film lubrication characteristics and lubrication mechanism research has become a research field of tribology which in recent years people pay more attention to. We can apply to many modern measures and methods to analysis and research the characteristics of the thin film lubrication and mechanism in scientific. This paper briefly introduces some of research methods of the thin film lubrication the lubrication properties: The first, application coupling stress state of thin film lubrication theory to analyze the lubrication characteristics; The second, exert applied electric field in oil lubrication and in the water, add lubrication to change in lubricant KCl combination ion concentrations slider lubrication test; The third, use thin film lubrication state non-Newtonian sex and kind of solid characteristics, established the mathematical model of the thin film lubrication, numerical analysis and calculate the problem of the line contact elastohydrodynamic film lubrication.Keywords:thin film lubrication; lubrication performance。