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幾種無機納米粒子在潤滑油中抗磨性對比研究
發(fā)布時間:2018-11-30 10:30:40   點擊:次   【打印】【關(guān)閉
幾種無機納米粒子在潤滑油中抗磨性對比研究
   由于納米材料具有比表面積大、擴散性好、易燒結(jié)、熔點低等特性,因此以納米材料為基礎(chǔ)制備的新型潤滑材料不僅可以在摩擦表面形成一層易剪切的薄膜,降低摩擦因數(shù),而且可以對摩擦表面進行一定程度的填補和修復(fù),起到自修復(fù)作用。納米粒子因粒度小而更容易進入摩擦表面,可能形成更厚的表面膜,使摩擦副表面能更好地分離,提高抗磨減摩效果。納米粒子還因其較高的表面活性,直接吸附到零件的劃痕或微坑處起到修復(fù)作用,或者通過摩擦化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物實現(xiàn)表面修復(fù)。納米粒子以類似膠體的形式分散在油中,當(dāng)潤滑油泄漏時可以沉淀在滑動表面,在緊急情況下起到滑動作用11-7. 1試驗部分1.1儀器設(shè)備度分析,JY92-n超聲波細胞粉碎機,S~2500掃描電子顯微鏡;85~2型恒溫磁力攪拌器,MMW-1型立式萬能摩擦磨損試驗機,金相顯微鏡。
1.納米粒子的制備利用超聲波納米粉碎機對復(fù)合粉體(S(2、MgD、Al3等)原料進行加工。分散劑選用德I號與叔丁醇;將復(fù)合顆粒、德I號、叔丁醇三者質(zhì)量比按5:3:1配合。
粒度分布,為無機復(fù)合顆粒SEM照片及粒度分布圖。由可知,加入分散劑經(jīng)過超聲波納米粉碎機加工后。該復(fù)合顆粒的平均粒徑為81nm;中位粒徑為(a)可以看出,加入分散劑經(jīng)超聲波機械粉碎后,顆粒分散均勻,呈球狀分布;從(b)可看出,大部分顆粒集中在100nm以下。
綜合激光粒度分析與掃描電鏡分析可以得出:利用超聲波納米粉碎機可以制備出大部分粒度小于100nm的無機納米粉體;在制備過程中加入分散劑并施加超聲波,納米粉體分散效果良好,適合摩擦磨損試滌劑清洗Dmn后,用精度為0.mg的分析天平稱的摩擦表面劃痕與基礎(chǔ)油相比較有明顯加深,可能是重,而后在基礎(chǔ)油潤滑條件下進行30min摩擦試驗,因為MS顆粒太大,在摩擦副表面不但沒能起到修復(fù)試驗條件為392N,1450r/mi.30mil后,卸下鋼作用,反而破壞潤滑膜使磨痕增大。
態(tài)自修復(fù)沉積1機制0來e,J即ha在藤表面Publisli直徑越大說明試驗中鋼球的磨損越嚴重礎(chǔ)油測無機復(fù)合顆粒SEM照片及粒度分布。3摩擦磨損試驗研究摩擦試驗基礎(chǔ)油為SF15W/30機油。將質(zhì)量分數(shù)同為0.10%的納米復(fù)合礦物與納米A妁3、SW納米粉分別加入到代號為A的基礎(chǔ)油中配成試驗樣品油,樣品油代號分別為MF、MA、MS=AIO3納米粉平均粒徑為74im,Si3N4納米粉平均粒徑為100nm.試驗采用四球試驗法,試驗所用鋼球按照GB/30889制造,GCr15二級鋼球,直徑12.7叫硬度為HRC 6466=試驗前把鋼球及試驗臺用蒸餾水加洗球,用蒸餾水加洗滌劑超聲清洗。然后換上另一組鋼球,安裝好,同時把基礎(chǔ)油換為添加了復(fù)合礦物納米粉體的MF潤滑油,再進行30min摩擦試驗,重復(fù)上面操作,依次用MF、MA、MS作摩擦試驗。
磨損量對照表潤滑油磨損前質(zhì)量m|/g磨損后質(zhì)量m2/g磨損質(zhì)量A(基礎(chǔ)油)MF(在基礎(chǔ)油中加入無機復(fù)合納米粒子)MA(在基礎(chǔ)油中加入Alft納米粒子)MS(在基礎(chǔ)油上加入SiK納米粒子)由表1可以看出在基礎(chǔ)油中,試球磨損量較大。
潤滑油中加入AIA和S3納米粉后,試球磨損量有些不同,這與礦物的自身的抗磨性能有關(guān),還與粉體的粒度有關(guān)。在粉體制備的過程中,經(jīng)過測試知道SjKAlO,納米粉的粒徑偏大。在MF中,試球出現(xiàn)了負磨損(即增重)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可以用“動既存在著摩擦副表面物質(zhì)磨損的過程,同時也存在納米粒子向摩擦副表面沉積的過程,即自修復(fù)過程。當(dāng)磨損速度大于沉積速度時,表現(xiàn)為磨損;當(dāng)磨損速度小于沉積速度時,表現(xiàn)為負磨損。由于納米粒子的粒徑和質(zhì)量很小,所以沉積過程很緩慢,如果試驗時施加高載荷和高速度就會使磨損速度很快,納米粒子的自修復(fù)沉淀效應(yīng)就會被掩蓋,因而在通常情況下普遍表現(xiàn)為磨損,但在特殊情況下會出現(xiàn)負磨損。
被摩擦表面金相顯微分析6分別是基礎(chǔ)潤滑油的摩擦表面和MF、MA、MS潤滑的摩擦表面光學(xué)顯微圖片。從圖中可以看出,基礎(chǔ)油的摩擦表面劃痕當(dāng)中沒有被其它物質(zhì)填補。而MF、MA的摩擦表面有明顯的沉積層存在,很多劃痕中間被沉積物質(zhì)所填平,這說明確實發(fā)生了自修復(fù)。大量納米粒子沉積膜的存在正是摩擦增重的根本原因。由此可見,自修復(fù)膜能夠在摩擦后以固態(tài)存在,修復(fù)摩擦表面凹痕,并使摩擦副表面材料發(fā)生質(zhì)量的增加。這是摩擦所導(dǎo)致的一個新結(jié)果。MS 2.3磨痕直徑分析在金相顯微鏡下觀察,在計算機上捕捉圖像,在磨痕延伸方向測量磨痕長度。磨斑形貌如~10所示。由圖中可以看出MF、MA潤滑下磨斑直徑724.6Lm)明顯小于基礎(chǔ)油的磨斑直徑(838.9Lm),降低幅度為13.62%.磨1摩擦因數(shù)分析圖試的磨斑形貌如所示,犁溝的存在說明磨斑出自于磨損而非彈性形變,因此,以上結(jié)果證實在基礎(chǔ)油中加入一定量的SO.、MgO、AtOg復(fù)合無機納米顆??商岣咂淇鼓p性能。MS潤滑條件下磨班直徑(843.1Lm)比基礎(chǔ)油的稍大,說明制備的SiN4顆??鼓p效果不明顯。
潤滑下磨斑形貌0MS潤滑下磨斑形貌在含納米顆粒潤滑油四球試驗的磨斑形貌圖中,其中一些黑點可能是銹,因為鋼球經(jīng)超聲波在水中清洗后極易生銹。
摩擦因數(shù)分析用MMW-1型立式萬能摩擦磨損試驗機測試鋼球摩擦因數(shù),其摩擦因數(shù)計算公式為:其中。L為摩擦因數(shù);T為摩擦力矩;P為施加載荷在試驗中測量摩擦力矩,由公式計算出摩擦因數(shù)。

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