車用納米潤(rùn)滑油添加劑抗磨減摩分子動(dòng)力學(xué)模擬和試驗(yàn)分析.pdf

1、潤(rùn)滑油是機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的血液,發(fā)動(dòng)機(jī)要正常工作就需要潤(rùn)滑油,而潤(rùn)滑油的性能又是與添加劑的選用密切相關(guān)的。潤(rùn)滑油和添加劑的發(fā)展經(jīng)歷了從初期的適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)要求,轉(zhuǎn)變到需要更廣泛地適應(yīng)環(huán)保與節(jié)能的要求。將納米顆粒應(yīng)用于潤(rùn)滑系統(tǒng)是一全新的研究領(lǐng)域,尚處在研究的初級(jí)階段。在二十世紀(jì)九十年代初,國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者相繼開始了這方面的研究工作,對(duì)各種納米顆粒材料作為油品添加劑所起到抗磨減摩作用作了一些考察驗(yàn)證工作,結(jié)果發(fā)現(xiàn)納米顆粒的加入有助于改善潤(rùn)滑油的摩擦學(xué)性能

2、,認(rèn)為納米顆粒在潤(rùn)滑油領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文主要由三大部分組成,即分子動(dòng)力學(xué)方法系統(tǒng)介紹、分子動(dòng)力學(xué)模擬研究分析以及發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)。首先,系統(tǒng)地介紹分子動(dòng)力學(xué)方法的基本原理,建立基本方程以及原子間相互作用勢(shì)函數(shù)等數(shù)學(xué)模型;詳細(xì)說明分子動(dòng)力學(xué)模擬中的初始條件與邊界條件,時(shí)間積分算法與時(shí)間步長(zhǎng)的選取,并介紹不同系綜下的分子動(dòng)力學(xué)模擬以及如何節(jié)省計(jì)算時(shí)間的方法。其次,對(duì)納米金屬顆粒的熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬分析,研

3、究不同直徑納米粒子的熱力學(xué)性質(zhì),討論納米粒子的熔點(diǎn)隨其尺寸的變化；應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)方法,構(gòu)建了摩擦副模型,對(duì)納米粒子在摩擦過程中的微觀運(yùn)動(dòng)機(jī)制以及抗磨減摩機(jī)理進(jìn)行細(xì)致分析,從而得出其摩擦磨損規(guī)律等。最后,通過研究分析,有針對(duì)性地選擇不同納米顆粒配合使用作為潤(rùn)滑油添加劑,以達(dá)到互補(bǔ)的作用；在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上對(duì)汽油機(jī)使用含與不含潤(rùn)滑油添加劑的機(jī)油時(shí)進(jìn)行等工況下負(fù)荷特性和外特性對(duì)比試驗(yàn)研究,并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。
　　 通過本文的研究,進(jìn)一

4、步證實(shí)了納米粒子熔點(diǎn)隨納米粒子尺寸單調(diào)增加,并逐步向大塊晶體過渡；在摩擦過程中,利用摩擦作用所帶來的熱量使納米粒子熔化并隨后沉積在摩擦表面,對(duì)摩擦表面進(jìn)行修補(bǔ)或者形成均勻保護(hù)膜,由此起到抗磨、減摩作用?？梢缘贸黾{米顆?？鼓p摩機(jī)理不同于傳統(tǒng)的油性劑和極壓劑,而是通過改變摩擦方式、表面修復(fù)等來減小摩擦磨損。采用分子動(dòng)力學(xué)理論,對(duì)Fe//Fe和Fe//Cu兩種摩擦副的抗磨減摩性能進(jìn)行了計(jì)算模擬,對(duì)計(jì)算得到的磨損量與模擬時(shí)間和載荷曲線的變化趨