生物質(zhì)燃油碳煙顆粒干摩擦特性研究.pdf

1、生物質(zhì)能源是重要的可再生清潔能源之一，生物質(zhì)是地球上最普遍的可再生清潔能源，是目前最有希望的替代燃料之一。經(jīng)過乳化的方法制取的微乳化生物質(zhì)燃油的理化性能與0＃柴油接近，可直接應(yīng)用于柴油機(jī)中。柴油機(jī)在工作的過程中會不可避免的產(chǎn)生碳煙顆粒，會加劇發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零部件的磨損。由于生物質(zhì)燃油的成分非常的復(fù)雜，燃燒產(chǎn)生的碳煙顆粒在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和組分與0＃柴油碳煙顆粒有一定的差異。
　　本文研究微乳化生物質(zhì)燃油碳煙顆粒自身在摩擦副界面的干摩擦特性

2、，與0＃柴油碳煙顆粒進(jìn)行比較。通過分析微乳化生物質(zhì)燃油碳煙顆粒和柴油碳煙顆粒的磨損機(jī)理，期望尋求一種可以降低微乳化生物質(zhì)燃油碳煙顆粒對摩擦副磨損的方法。這不僅可以為解決發(fā)動機(jī)處于極端工況下的摩擦磨損提供參考，同時可以為考察在摩擦力作用下誘導(dǎo)碳煙顆粒在摩擦副界面發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變提供依據(jù)。具體內(nèi)容如下:
　　1.使用實驗室自制的碳煙捕集器獲取生物質(zhì)燃油碳煙顆粒和柴油碳煙顆粒，利用激光粒度儀、激光共焦顯微拉曼光譜儀、元素分析儀和X射線光電子

3、能譜儀對其性能進(jìn)行表征。研究結(jié)果表明:生物質(zhì)燃油碳煙顆粒(BS)的平均粒徑(12.240μm)稍低于柴油碳煙顆粒(DS)(17.409μm);生物質(zhì)燃油碳煙顆粒的石墨化程度(R=2.982)稍高于柴油碳煙顆粒(R=3.647);生物質(zhì)燃油碳煙顆粒和柴油碳煙顆粒的組分大致相同，生物質(zhì)燃油碳煙顆粒的氧元素含量高于柴油碳煙顆粒;由于生物質(zhì)原油的復(fù)雜性導(dǎo)致生物質(zhì)燃油碳煙顆粒中官能團(tuán)的含量較高。
　　2.在往復(fù)干摩擦條件下，考察了生物質(zhì)燃油

4、碳煙顆粒和柴油碳煙顆粒的摩擦學(xué)特性。研究結(jié)果表明:在干摩擦往復(fù)摩擦條件下，當(dāng)0＃柴油碳煙顆粒和生物質(zhì)燃油碳煙顆粒存在摩擦副界面時，摩擦副的摩擦系數(shù)降低，磨損量減小，表明兩種碳煙顆粒均可減輕往復(fù)干摩擦條件下鑄鐵摩擦副的摩擦磨損;生物質(zhì)燃油碳煙顆粒對摩擦副的抗磨減摩效果優(yōu)于柴油碳煙顆粒，原因歸于生物質(zhì)燃油碳煙顆粒的石墨化程度比柴油碳煙顆粒高，且生物質(zhì)燃油碳煙顆粒中氧元素含量高于柴油碳煙顆粒;兩種碳煙顆粒的抗磨減摩機(jī)制歸于摩擦誘導(dǎo)碳煙顆粒的結(jié)

5、構(gòu)發(fā)生無序化到有序化的轉(zhuǎn)變，并且摩擦誘導(dǎo)鐵基材料發(fā)生氧化，生成的鐵基氧化物與碳煙顆粒在摩擦副界面共同形成復(fù)雜的潤滑防護(hù)膜。
　　3.在往復(fù)干摩擦條件下，考察表面織構(gòu)化對生物質(zhì)燃油碳煙顆粒干摩擦的影響。研究結(jié)果表明:適宜的表面織構(gòu)化可以在一定程度內(nèi)降低摩擦副的摩擦系數(shù)，提高生物質(zhì)燃油碳煙顆粒的抗磨損能力，摩擦副的摩擦系數(shù)隨凹坑面積占有率的增大而減小;在相同的織構(gòu)化密度下，摩擦副的摩擦系數(shù)隨載荷的增大而減小，往復(fù)頻率的變化對摩擦副的摩

6、擦系數(shù)影響規(guī)律性不強(qiáng);織構(gòu)化表面的碳煙顆粒未發(fā)生明顯的石墨化轉(zhuǎn)變。
　　4.在往復(fù)干摩擦條件下，考察了摩擦催化劑(TiF3)對微乳化生物質(zhì)燃油碳煙顆粒的干摩擦特性的影響。研究結(jié)果表明:生物質(zhì)燃油碳煙顆粒中加入一定含量的摩擦催化劑可以使摩擦副表面的摩擦邊界膜更穩(wěn)定，降低摩擦系數(shù)，添加量為10wt％時減摩效果最好，摩擦系數(shù)降幅為18.3％;加入摩擦催化劑之后，碳煙顆粒的有序化轉(zhuǎn)變程度降低;生物質(zhì)燃油碳煙顆粒中加入摩擦催化劑后，磨痕表面