磁流體在鋁合金冷擠壓中的應(yīng)用畢業(yè)論文

1、<p>　　中 國 礦 業(yè) 大 學(xué)</p><p><b>　　本科生畢業(yè)論文</b></p><p>　　姓 名： XXX 學(xué) 號(hào)： XXX </p><p>　　學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 </p&

2、gt;<p>　　專 業(yè)： 材料成型 　 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 磁流體在鋁合金冷擠壓中的應(yīng)用 </p><p>　　專 題：

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： XXX 職 稱： XX </p><p>　　2006 年 6 月 徐州</p><p>　　中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 材料02-2 學(xué)

4、生姓名 胡成明 </p><p><b>　　任務(wù)下達(dá)日期： </b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： </b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： </b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：</b>&

5、lt;/p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：</p><p>　　院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字：</p><p>　　中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書</p><p>　　指導(dǎo)教師評(píng)語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及

6、工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：</p><p>　　成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字：</p><p>　　中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書</p><p>　　評(píng)閱教師評(píng)語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；

7、⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：</p><p>　　成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：</p><p>　　中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書</p><p>　　評(píng)閱教師評(píng)語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果

8、及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：</p><p>　　成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字：</p><p>　　中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　此次實(shí)驗(yàn)主要研究蓖麻油加

9、入二硫化鉬、鋁粉、碳納米管、磁流體等添加劑后摩擦磨損性能的變化。用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),研究二硫化鉬、鋁粉、石碳納米管、磁流體對(duì)摩擦系數(shù)，磨損的影響。正交試驗(yàn)法分析磁流體潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑情況，找出影響磁流體潤(rùn)滑劑性能的主要因素以及幾個(gè)因素之間的相互關(guān)系。得出如下結(jié)論：（1）蓖麻油為基礎(chǔ)油，添加二硫化鉬等添加劑，能提高蓖麻油的減摩、抗磨性能和極壓。（2）磁流體潤(rùn)滑劑性能主要影響因素是基礎(chǔ)油和施加磁場(chǎng)（3）施加磁場(chǎng)大小由添加的磁流體含

10、量決定。</p><p>　　關(guān)鍵詞 潤(rùn)滑劑 ；正交試驗(yàn) ；冷塑性變形 ；添加劑 ；磁流體 ；摩擦系數(shù)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This experiment mainly focus on the change of tribology performance while MoS2, alu

11、minite powder and Carbon Nanotubes, Magnetic fluid were added into castorseed oil separately. In order to compare MoS2,aluminite powder and Carbon Nanotubes, Magnetic fluid etc addition agent effect to the friction and w

12、ear performance ,wear test carried out on the four-ball EP lubricant tester. Orthogonal examination assay lubrication standing of Magnetic fluid lubricant，fount out the major factor which act the n</p><p>　　

13、Keywords Lubricant ;Orthogonal examination ;Cold plastic deformation ;Addition agent ; Magnetic fluids ;coefficient of friction </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一般部分</

14、b></p><p>　　1 前言……………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1潤(rùn)滑機(jī)理…………………………………………………………………1</p><p>　　1.2潤(rùn)滑劑在國民經(jīng)濟(jì)中的地位………………………………………………1</p><p>　　1.3潤(rùn)滑技術(shù)的最新發(fā)展…………………………

15、…………………………1</p><p>　　1.3.2薄膜潤(rùn)滑 ……………………………………………………………1</p><p>　　1.3.2高溫固體潤(rùn)滑……………………………………………………………2</p><p>　　1.3.3納米潤(rùn)滑材料……………………………………………………………2</p><p>　　2擠壓用潤(rùn)滑劑所用的材料

16、……………………………………………………2</p><p>　　2.1二硫化鉬………………………………………………………2</p><p>　　2.2超細(xì)金屬粉………………………………………………………2</p><p>　　2.2.1 超細(xì)金屬粉固體潤(rùn)滑劑………………………………………………2</p><p>　　2.2.2超細(xì)金屬粉固體潤(rùn)

17、滑劑的工作原理……………………………………3</p><p>　　2.3 磁流體潤(rùn)滑技術(shù)………………………………………………4</p><p>　　2.3.1磁流體的分類…………………………………………………………6</p><p>　　2.3.2 磁流體潤(rùn)滑技術(shù)的應(yīng)用…………………………………………………7</p><p>　　2.3.3磁

18、流體應(yīng)用于滑動(dòng)摩擦的潤(rùn)滑理論……………………………………9</p><p>　　3本課題研究?jī)?nèi)容及意義…………………………………………………2</p><p>　　3.1研究?jī)?nèi)容………………………………………………………2</p><p>　　3.2開展本課題的意義………………………………………………2</p><p><b>　　

19、專題部分</b></p><p>　　1 前言…………………………………………………………………………10</p><p>　　2 實(shí)驗(yàn)儀器與材料……………………………………………………………10</p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)用材料………………………………………………………………10</p><p>　　2.2 實(shí)驗(yàn)儀器………

20、…………………………………………………………11</p><p>　　3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法…………………………………………………………11</p><p>　　3.1 潤(rùn)滑油配方………………………………………………………………11</p><p>　　3.2摩擦系數(shù)與磨斑直徑的測(cè)量……………………………………………11</p><p>　　3.3

21、擠壓實(shí)驗(yàn)…………………………………………………………11</p><p>　　3.3.1試樣制備…………………………………………………………12</p><p>　　3.3.2進(jìn)行擠壓…………………………………………………………13</p><p>　　4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析…………………………………………………………11</p><p>　　4.

22、1 潤(rùn)滑油的宏觀觀察…………………………………………………13</p><p>　　4.2摩擦系數(shù)………………………………………………………………15</p><p>　　4.2.1 摩擦系數(shù)與時(shí)間……………………………………………………18</p><p>　　4.2.2 不同配方潤(rùn)滑劑的對(duì)比分析………………………………………18</p><p

23、>　　4.3 磨斑直徑對(duì)比分析…………………………………………………19</p><p>　　4.4擠壓結(jié)果與分析…………………………………………………………19</p><p>　　4.4.1不同磁場(chǎng)下擠壓力………………………………………………20</p><p>　　4.4.2擠壓結(jié)果分析…………………………………………………20</p>&

24、lt;p>　　結(jié)論與展望…………………………………………………………37</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………38</p><p><b>　　翻譯部分</b></p><p>　　英文原文…………………………………………………………………40</p><p>　　中文譯

25、文…………………………………………………………………49</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………59</p><p><b>　　一般部分</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　冷擠壓工藝是金屬塑性加工中最具代表性的一種，

26、它是一種先進(jìn)的無切削加工工藝。然而無論是冷擠壓還是其他的塑性加工工藝都存在著一個(gè)共同的問題，那就是加工過程中的磨損導(dǎo)致模具壽命變短。加工中的潤(rùn)滑因素是影響模具壽命的主要因素。目前，對(duì)一般碳鋼的單工位冷擠壓加工多數(shù)采用磷皂化方法。但磷皂化方法不適合于多工位機(jī)床加工的要求，因此，國內(nèi)外都在尋找新型的冷塑性成型工藝用的潤(rùn)滑劑[1]。</p><p>　　高質(zhì)量的金屬塑性成型不僅需要合理的工藝方案，先進(jìn)的模具結(jié)構(gòu)，也需要

27、采用良好的潤(rùn)滑措施。各國學(xué)者對(duì)前者進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了許多可喜的成果；但對(duì)后者目前缺乏系統(tǒng)、深入的研究工作。在生產(chǎn)中采用良好的潤(rùn)滑措施，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗、提高模具壽命，從而大大降低生產(chǎn)成本。</p><p>　　目前我國已經(jīng)成為世界制造業(yè)大國，金屬材料的塑性加工再制造業(yè)中占有十分重要的位置。金屬材料經(jīng)過塑性加工成型的零件具有重量輕、耗材少、生產(chǎn)率高、成本低、制品的內(nèi)在組織性能好的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用

28、于飛機(jī)、汽車、電機(jī)電器、儀器儀表、日用五金、家用電器、玩具等行業(yè)。這些對(duì)于高性能的潤(rùn)滑劑研制提出了新的要求。</p><p>　　金屬材料的塑性加工大體上可以分為兩類：金屬板料的面積成形和金屬材料的體積成形和金屬材料的體積成形。金屬材料的面積成形時(shí)指金屬材料在塑性成形過程中，金屬板料的表面積不變，或者只產(chǎn)生很小的表面積變化；而零件的成形主要依靠改變板料表面的形狀。金屬材料的體積成形是指坯料的體積在變形前后保持不變

29、，而坯料的表面積通常會(huì)大大增加，即在變形的過程忠將產(chǎn)生大量的新生表面。金屬的面積成形主要有板料的沖裁加工、 彎曲成形、 拉深成形、 局部成形以及筒形件或者管件的脹形、 擴(kuò)口與縮口等；金屬材料的體積成形主要有鍛造、擠壓拉拔以及筒形件和管件的變薄拉深[2]。</p><p>　　1.1潤(rùn)滑機(jī)理[3]</p><p>　　當(dāng)兩個(gè)緊密接觸的物體沿著他們的接觸面做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻礙這種運(yùn)動(dòng)的

30、力，這種現(xiàn)象叫摩擦，這種阻力叫摩擦力。金屬塑性加工的摩擦特征：金屬在塑性加工過程中，金屬材料的外表面與模具表面之間存在著相當(dāng)大的接觸壓力。金屬材料在冷擠壓時(shí)，其接觸壓力高達(dá)2500Mp。兩個(gè)金屬物體在這樣大的接觸壓力進(jìn)行相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，其接觸表面的摩擦狀態(tài)已經(jīng)不是普通物理學(xué)中的庫倫摩擦定理所能進(jìn)行分析和描述的了。適用于金屬材料塑性成形工藝的摩擦機(jī)理應(yīng)該是：自20世紀(jì)30年代對(duì)于中、高接觸壓力狀態(tài)下的摩擦、潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑機(jī)理研究工作中先后提出的

31、機(jī)械-分子摩擦理論，黏著-犁溝摩擦理論，邊界摩擦、混合摩擦以及彈性黏流摩擦定理。這種中、高接觸壓力下的摩擦機(jī)理適用于金屬材料的塑性成形工藝，但是金屬材料的塑性成形工藝中的非穩(wěn)態(tài)滑動(dòng)摩擦機(jī)理與此摩擦機(jī)理還是有一定的區(qū)別的。研究摩擦機(jī)理的目的是研究潤(rùn)滑機(jī)理，所以在研究摩擦機(jī)理的同時(shí)人們也開始研究各種金屬材料塑性成形專用的潤(rùn)滑劑。</p><p>　　金屬塑性加工中的潤(rùn)滑模式為了減少兩相對(duì)摩擦面間的磨損，一般在兩接觸面

32、間引入潤(rùn)滑油將兩面隔開，以潤(rùn)滑油的低表面能代替金屬的高表面能。根據(jù)潤(rùn)滑膜的厚度，潤(rùn)滑形式可分為邊界潤(rùn)滑和流體潤(rùn)滑兩種。前者油膜厚度僅為單分子或數(shù)分子厚，而后者油膜較厚。但實(shí)際上比較多的情況是處于兩者之間，叫混合潤(rùn)滑。單靠潤(rùn)滑油本身的粘性抗力使兩摩擦面隔開，其效果是很小的。通常,一方面要選擇分子間結(jié)合力強(qiáng)的潤(rùn)滑油，另一方面還要在油性劑中加入極壓劑,使之在面壓高、摩擦熱高的條件下與金屬表面產(chǎn)生一種化學(xué)反應(yīng)，形成一層與金屬不同且具有特殊性能的

33、潤(rùn)滑膜，將金屬面隔開，這樣效果才會(huì)提高。上述的三種潤(rùn)滑形式都具有將兩金屬接觸面隔開的效果，加入極壓劑只不過是提高了這種效果。</p><p>　　1.2潤(rùn)滑劑在國民經(jīng)濟(jì)中的地位[4]</p><p>　　潤(rùn)滑劑在國民經(jīng)濟(jì)中，特別是在機(jī)械工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。有人把潤(rùn)滑劑比作為“維持機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)的血液”，足以說明他是多么重要。正確使用潤(rùn)滑劑是保證和改進(jìn)機(jī)械設(shè)備節(jié)能、高效、長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一種基

34、本措施。有人估計(jì)，全世界有1/2~1/3的能量消耗在摩擦上。零件的磨損直接影響到機(jī)器的性能和使用壽命。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約有80%的破損零件是由于磨損造成的。磨損失效不僅造成大量材料和部件浪費(fèi)，而且可能導(dǎo)致災(zāi)難性的事故后果。好的潤(rùn)滑劑能夠有效的降低兩摩擦表面間的摩擦磨損。潤(rùn)滑劑是在第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來的。特別是汽車工業(yè)、電子工業(yè)的飛速發(fā)展，大大促進(jìn)了金屬加工潤(rùn)滑劑的發(fā)展。潤(rùn)滑劑數(shù)量和品種成倍增加，質(zhì)量不斷提高，在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中占非常重要的地

35、位。</p><p>　　1.3潤(rùn)滑技術(shù)的最新發(fā)展[5]</p><p>　　隨著制造業(yè)的發(fā)展，潤(rùn)滑劑種類有了很大的擴(kuò)充，性能也有可極大的改善。出現(xiàn)了薄膜潤(rùn)滑、高溫固體潤(rùn)滑、納米潤(rùn)滑材料等各種潤(rùn)滑手段。磁流體潤(rùn)滑技術(shù)也是其中一種。</p><p><b>　　1.3.1薄膜潤(rùn)滑</b></p><p>　　隨著制造技術(shù)的

36、發(fā)展，流體潤(rùn)滑的設(shè)計(jì)膜正在不斷減少以滿足高性能的要求。滑動(dòng)表面間的潤(rùn)滑膜厚可達(dá)到納米級(jí)或接近分子尺度，這時(shí)就在彈流潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑之間出現(xiàn)一種新的潤(rùn)滑狀態(tài)，薄膜潤(rùn)滑。</p><p>　　在薄膜潤(rùn)滑狀態(tài)，當(dāng)潤(rùn)滑膜厚度達(dá)到納米量級(jí)時(shí)，基體表面的物理特性對(duì)潤(rùn)滑的影響已經(jīng)達(dá)到了不可忽視的地步；薄膜潤(rùn)滑的另一個(gè)特性就是時(shí)間效應(yīng)。在靜態(tài)，接觸區(qū)內(nèi)的薄膜厚度隨時(shí)間基本不變；在高速情況下，膜厚度隨時(shí)間增加略有降低；在低速下，膜厚

37、度隨時(shí)間增加而不斷增加。</p><p>　　1.3.2高溫固體潤(rùn)滑</p><p>　　現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得材料在高溫條件下的摩擦、磨損和潤(rùn)滑問題日益受到重視，迫切要求發(fā)展與之相適應(yīng)的高溫潤(rùn)滑劑和自潤(rùn)滑材料，從而使高溫摩擦學(xué)的研究和發(fā)展成為目前摩擦學(xué)領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)。目前，高溫固體潤(rùn)滑主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，高溫固體潤(rùn)滑劑和高溫自潤(rùn)滑材料。常用的高溫固體潤(rùn)滑劑主要有金屬和一些氧化物、氟化

38、物、無機(jī)含氧酸鹽，如鉬酸鹽、鎢酸鹽等。另外，還有一些硫化物，也可作為高溫固體潤(rùn)滑劑。高溫自潤(rùn)滑材料可分為金屬基自潤(rùn)滑復(fù)合材料，自潤(rùn)滑合金和自潤(rùn)滑陶瓷等。 </p><p>　　1.3.3納米潤(rùn)滑材料</p><p>　　將納米材料應(yīng)用與潤(rùn)滑體系中，是一個(gè)全新的研究領(lǐng)域。納米材料具有表面積大、高擴(kuò)散性、易燒結(jié)性、熔點(diǎn)降低、硬度增大等特點(diǎn)，不但可以在摩擦表面形成一層易剪切的薄膜，降低

39、摩擦系數(shù)，而且可對(duì)摩擦表面進(jìn)行一定程度的填補(bǔ)和修復(fù)。用納米材料做潤(rùn)滑油添加劑，可對(duì)摩擦副凸凹表面起填充和修復(fù)作用，減小表面粗糙度，增大實(shí)際接觸面積，起到減摩作用。納米粒子尺寸較小，可以認(rèn)為近似球形，在摩擦副之間可像鵝卵石一樣自由滾動(dòng)，起到微軸承作用，對(duì)摩擦表面進(jìn)行拋光和強(qiáng)化作用，并支撐負(fù)荷，提高承載能力降低摩擦系數(shù)。納米材料具有突出的抗極壓性能和優(yōu)良的抗磨性，較好的潤(rùn)滑性能；適合在重載、低速、高穩(wěn)下工作，同時(shí)，它又不同于一般的固體潤(rùn)滑材

40、料，它綜合了流體潤(rùn)滑和固體潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用納米材料制備的添加劑，對(duì)摩擦后期摩擦系數(shù)的降低起決定作用，不僅可以解決常規(guī)載荷添加劑無法解決的問題，而且該領(lǐng)域的研究處于納米摩擦學(xué)，潤(rùn)滑學(xué)，納米材料學(xué)，現(xiàn)代表面科學(xué)等先進(jìn)學(xué)科的結(jié)合點(diǎn)，對(duì)于完善潤(rùn)滑理論，揭示薄膜潤(rùn)滑的機(jī)理都有十分重要的作用。</p><p>　　2 擠壓用潤(rùn)滑劑所用的材料[6-7]</p><p><b>　　2.1二硫化

41、鉬</b></p><p>　　二硫化鉬粉作為固體潤(rùn)滑劑已廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工和航空技術(shù)等領(lǐng)域,并取得了滿意的效果。國外二十世紀(jì)六七十年代進(jìn)行了大量的研究。高純度、小粒徑的二流化鉬粉對(duì)提高潤(rùn)滑油脂性能的作用非常顯著。國內(nèi)二十世紀(jì)七十年代也進(jìn)行了類似的應(yīng)用研究，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，今天二硫化鉬粉的純度得到了大幅度的提高，先進(jìn)的粉碎設(shè)備在保證高純度的同時(shí)，還使其粒度更細(xì)、粒徑分布范圍更窄、表面狀態(tài)良好。這是

42、開發(fā)使用油劑二硫化鉬粉潤(rùn)滑劑的主要前提。</p><p>　　二硫化鉬的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與特性[8]。 二硫化鉬粉劑具有分散性好、強(qiáng)度高、吸附性強(qiáng)、莫氏硬度低、有滑膩感、不溶于水的特點(diǎn)，可用做降低相互接觸而作相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間剪切阻力的一種固相材料。二硫化鉬為層狀結(jié)構(gòu)，每層由三個(gè)原子疊合而成，MoS2粉的微觀形貌見圖1。兩個(gè)硫原子平面間夾有一個(gè)鉬原子平面；同一原子平面中，鉬原子之間及硫原子之間由共價(jià)鍵鍵聯(lián)，而兩個(gè)相鄰硫原子平

43、面間靠范德華力結(jié)合，但結(jié)合強(qiáng)度低，容易沿這些解理平面滑移，所以剪切阻力小，摩擦系數(shù)低。</p><p>　　圖1 MoS2粉的微觀形貌(×3500) </p><p>　　在極端溫度和極壓情況下，不能用油脂類常規(guī)潤(rùn)滑劑時(shí)，MoS2可作為固體潤(rùn)滑膜發(fā)揮其潤(rùn)滑作用，這是源于其以下的特殊性能：</p>&l

44、t;p>　　1）具有低剪切強(qiáng)度和低摩擦系數(shù)；</p><p>　　2）在載荷下能與基體保持整體接合；</p><p>　　3）均勻覆蓋基體，并且表面潔凈；</p><p>　　4）不含雜質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)是穩(wěn)定，微粒均勻；</p><p>　　5）不污染磨損后的材料。</p><p>　　二硫化鉬在機(jī)械加工中作為減摩潤(rùn)滑劑

45、，主要作為分散的懸浮液態(tài)使用。一般來說，將二硫化鉬分散在水中，其冷卻和潤(rùn)滑效果都較好。將二硫化鉬分散在油中潤(rùn)滑效果是比較好的，它適合于低速重載切削。</p><p>　　實(shí)用證明，用MoS2制成的系列MoS2潤(rùn)滑劑比已有的其它潤(rùn)滑劑具有許多優(yōu)點(diǎn)：高的抗壓強(qiáng)度和耐磨性、優(yōu)良的附著性、較低的摩擦系數(shù)、有成膜結(jié)構(gòu)特性，可生成一種在高壓下仍具有穩(wěn)定性的薄膜、在多數(shù)溶劑中可保持良好的穩(wěn)定性；在高溫(1200℃)、高轉(zhuǎn)速、高

46、壓、超低溫和高真空條件下具有高效的潤(rùn)滑性能，對(duì)黑色和有色金屬具有較強(qiáng)的吸著親合力。</p><p>　　二硫化鉬與一般的添加劑材料（例如石墨）另一顯著不同的地方是，前者的摩擦系數(shù)在真空與空氣中甚至在溫度高達(dá)800℃時(shí)沒太大差別。潤(rùn)滑用二硫化鉬在高真空條件下, MoS2仍保持很高的潤(rùn)滑性，這是十分有用的性質(zhì)。因?yàn)樵跊]有氣體和蒸汽來保持潤(rùn)滑狀態(tài)MoS2。MoS2具有層狀結(jié)構(gòu),其晶體為六方晶系。該晶體結(jié)構(gòu)決定了MoS2

47、易于滑動(dòng)，可起到減摩作用。另一方面, Mo原子與S原子間的離子鍵, 賦予MoS2潤(rùn)滑膜較高的強(qiáng)度，可防止?jié)櫥ぴ诮饘俦砻嫱怀霾课槐淮┩?。而S原子暴露在MoS2晶體表面,對(duì)金屬表面產(chǎn)生很強(qiáng)的粘附作用。MoS2的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,可耐大多數(shù)酸和耐輻射[9]。使用二硫化鉬的優(yōu)點(diǎn)[10]：</p><p>　　1）省去了傳統(tǒng)冷擠壓工藝中的磷化皂化工序；</p><p>　　2）由于二硫化鉬是固體潤(rùn)滑

48、劑，成形后的卸料力有所下降；</p><p>　　3）可延長(zhǎng)模具的使用壽命。生產(chǎn)時(shí)，一套冷擠壓模的使用壽命在十萬件左右。</p><p>　　2.2超細(xì)金屬粉（超細(xì)金屬粉在西方工業(yè)國家已迅速興起，但在我國尚未引起足夠的重視。新型的超細(xì)金屬粉固體潤(rùn)滑劑。它可以克服一般潤(rùn)滑劑的不足，綜合了流體潤(rùn)滑和固體潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，因而可能會(huì)使?jié)櫥彤a(chǎn)生一個(gè)革命性的變化。）</p><p&g

49、t;　　2.2.1超細(xì)金屬粉固體潤(rùn)滑劑</p><p>　　所謂超細(xì)金屬粉固體潤(rùn)滑劑，是將粒徑為50，l00nm的超細(xì)金屬粉末(包括Cu, Ni, Pb, Al等有色金屬及其合金)以適當(dāng)?shù)姆绞椒稚⒂诟鞣N潤(rùn)滑油中而形成的一種穩(wěn)定懸浮液。這樣，每升油中便含有數(shù)十億個(gè)超細(xì)的金屬粉末顆粒，它們與固體表面相結(jié)合，形成一個(gè)超光滑的保護(hù)層，同時(shí)填塞微劃痕，從而大幅度降低摩擦和磨損。</p><p>　　

50、2.2.2超細(xì)金屬粉固體潤(rùn)滑劑的工作原理</p><p>　　在分析這種超細(xì)金屬粉固體潤(rùn)滑劑的工作原理之前，我們首先分析一下待潤(rùn)滑的固體表面狀態(tài)。眾所周知，即使是最光滑的工程材料表面，如用高倍顯微鏡觀察也是粗糙的。兩個(gè)固體表面相互接觸，實(shí)際上僅僅是粗糙表面的凸起部分接觸，如圖2所示。這些凸起部位的面積非常小，僅約幾千分之一，如果兩表面接觸，即使負(fù)載僅有0.01N，這些凸起部位所承受的壓力便可能高達(dá)每平方厘米幾十萬

51、牛。如此大的壓力不但可將凸起部分壓平，甚至可使它們焊合在一起。可以想象，在如此大的壓力下即使不是真的焊合在一起。凸起部分也要粘在一起，一旦粘在一起，就需要力將它們分開，這也就決定了摩擦力的大小[11]。</p><p>　　1.固體表面A 2.附著到表面A上的顆粒 </p><p>　　3.附著到表面B上的顆粒 4.固體表面B</p><p>　　圖2兩個(gè)接觸的

52、固體表面 圖3 超細(xì)粉潤(rùn)滑劑作用模型</p><p>　　為了減少這種磨擦和磨損，就需要在兩個(gè)接觸面間加入潤(rùn)滑劑，使其形成一層極薄的潤(rùn)滑油膜將兩表面隔開。一般來說，主要的礦物油皆可做潤(rùn)滑劑用，但這種稀的潤(rùn)滑油膜在正常工作條件下極易被破壞。普通的液態(tài)潤(rùn)滑劑和傳統(tǒng)的固體潤(rùn)滑劑所形成的膜在許多條件下也是不牢固的。而這種超細(xì)金屬粉固體潤(rùn)滑劑由于自身組成上的特點(diǎn)，具有許多獨(dú)到之處。

53、超細(xì)金屬粉末固體潤(rùn)滑劑之所以有較好的潤(rùn)滑效果.具體來說是由于以下三方面的原因：</p><p>　　1）超細(xì)的金屬粉末順粒為球形，它們起一種類似“球軸承”的作用，從而提高潤(rùn)滑性能；</p><p>　　2）在重載和高溫條件下，兩摩擦表面間的球形顆粒被壓平，形成一滑動(dòng)系，降低了摩擦和磨損；</p><p>　　3）超細(xì)的金屬粉末可以填充工件表面的微坑和損傷部位，起一種

54、修復(fù)作用。</p><p>　　正是由于以上三種機(jī)理的聯(lián)合作用(見圖3)，超細(xì)金屬粉末潤(rùn)滑劑才可能成為新一代的固體潤(rùn)滑劑。俄羅斯科學(xué)家將超細(xì)的銅或銅合金粉末加人潤(rùn)滑油中，可使?jié)櫥阅芴岣?0倍以上，并能顯著降低機(jī)械部件間的磨損，提高燃料效率，改善動(dòng)力性能，延長(zhǎng)使用壽命，這無疑對(duì)汽車、機(jī)械、航空、國防等行業(yè)和環(huán)境污染治理等都具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　2.3磁流體潤(rùn)滑技術(shù)[12

55、-13]</p><p>　　磁流體(Magnetic fluid，縮寫為MF)，亦稱磁性液體(Magnetic liquid)或磁性膠體(Magnetic colloid)， 它是一種液態(tài)磁性功能材料， 既有固態(tài)磁性材料的磁性能，又有液態(tài)物料的流變性， 在磁場(chǎng)作用下， 呈現(xiàn)出許多固態(tài)磁性材料所投有的奇異特性，從而具有廣泛多樣可用性。MF作為一種有價(jià)材料， 已有30多年的歷史。現(xiàn)今對(duì)此類材料的研究和應(yīng)用， 已形成

56、了一門特殊的技術(shù)門類，并已舉行過7屆國際磁流體會(huì)議。</p><p>　　眾所周知，MF是以一種磁性傳輸載體的角色而問世的。雖然， 未按發(fā)明者的初衷用作宇航動(dòng)力燃料的傳輸載體，但當(dāng)它一出現(xiàn)，很快被用于各種場(chǎng)合， 尤其是用作密封劑。后來， 又逐漸發(fā)現(xiàn)了FF的潤(rùn)滑性能；尤其是當(dāng)以各種油類潤(rùn)滑劑作MF的基液時(shí)，MF更顯示出良好的潤(rùn)滑性能。</p><p>　　2.3.1 磁流體的分類</p

57、><p>　　到目前為止, 磁流體還沒有系統(tǒng)的分類方法, 不過按業(yè)內(nèi)區(qū)分的方法, 可有4 種:</p><p>　　1) 按磁性粒子種類分</p><p>　　如鐵磁流體(是目前最為常見的, 人們通常稱為磁流體的就是鐵磁流體, 有Fe3O4和C2Fe2O3 2 種)、鈷磁流體、鎳磁流體、稀有金屬磁流體(如最新的釓磁流體)、合金磁流體(如鈷2鐵磁流體和錳2鐵磁流體等) 和

58、摻雜磁流體(如塑料微球摻雜磁流體、金屬或非金屬摻雜磁流體)。</p><p>　　2) 按載液分　有水基、烴基、煤油基、汞基、酯基、合金基和有機(jī)化合物基磁流體(當(dāng)然也可按分散劑種類分, 如油酸磁流體、丁二酸磁流體和氟醚酸磁流體等, 但要說明的是這種分類方法很少見)。</p><p>　　3) 按應(yīng)用領(lǐng)域分　有密封用磁流體、潤(rùn)滑用磁流體、醫(yī)用磁流體、揚(yáng)聲器磁流體、印刷打印用磁流體、能量轉(zhuǎn)換用

59、磁流體等。</p><p>　　4) 按性能指標(biāo)分　有低粘度和高粘度磁流體、低揮發(fā)損失和高揮發(fā)損失磁流體、高飽和磁化強(qiáng)度和低飽和磁化強(qiáng)度磁流體、重磁流體和輕磁流體等。</p><p>　　2.3.2 磁流體潤(rùn)滑技術(shù)的應(yīng)用[14-15]</p><p>　　磁流體在摩擦學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用可使得傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、軸承等的運(yùn)行質(zhì)量得到提高，直接在摩擦區(qū)保留一定量的磁流體，在許多情況下

60、，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的潤(rùn)滑方式(如循環(huán)潤(rùn)滑、壓力潤(rùn)滑)，從而明顯降低因摩擦引起的能量消耗，減少潤(rùn)滑材料的消耗。單獨(dú)使用具有較好潤(rùn)滑能力的磁流體，可以替代塑性體潤(rùn)滑材料，并提高機(jī)構(gòu)效率。</p><p>　　磁流體潤(rùn)滑與常規(guī)潤(rùn)滑相比較，在外加磁場(chǎng)作用下，不但能準(zhǔn)確地充滿潤(rùn)滑表面實(shí)現(xiàn)連續(xù)潤(rùn)滑，而且在潤(rùn)滑過程中，既能抵消重力與向心力的作用，又不易泄漏和防止外界污染。近年來，在滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、巨型壓縮機(jī)、高速磨床、高速紗錠機(jī)

61、、天文觀察裝置等機(jī)械設(shè)備上，以磁流體作為潤(rùn)滑劑，對(duì)各種相互接觸的滾動(dòng)、滑動(dòng)表面進(jìn)行潤(rùn)滑，均有成功應(yīng)用的實(shí)例。</p><p>　　研究磁流體的潤(rùn)滑能力，尤其是以油類潤(rùn)滑劑作基液時(shí)，更具實(shí)用意義。影響磁流體潤(rùn)滑能力的因素很多，如外加載荷大小、外加磁場(chǎng)大小、納米粒子濃度大小、摩擦副表面狀態(tài)以及環(huán)境溫度等。目前的研究主要集中在：</p><p>　　1)在磁場(chǎng)中滑動(dòng)軸承變形曲線區(qū)間潤(rùn)滑劑的流動(dòng)。

62、</p><p>　　2)精細(xì)模數(shù)齒輪鐵磁流體潤(rùn)滑劑最佳狀態(tài)測(cè)定。</p><p>　　3)用磁性潤(rùn)滑劑提高摩擦裝置容量的方法研究。</p><p>　　4)研究磁場(chǎng)對(duì)磁性潤(rùn)滑劑的影響。</p><p>　　5)用摩擦因數(shù)低的物料研究磁流體潤(rùn)滑。</p><p>　　6)鐵磁流體摩擦力矩以及考慮空化作用對(duì)軸承中鐵磁流體

63、潤(rùn)滑作用的研究。7)用數(shù)值法研究磁流體潤(rùn)滑軸承。</p><p>　　8)粘彈性潤(rùn)滑劑在齒輪傳動(dòng)中的理論研究和數(shù)值分析。</p><p>　　9)提出有膠體添加劑的潤(rùn)滑機(jī)理等。</p><p>　　磁流體在密封及軸承的潤(rùn)滑方面應(yīng)用廣泛。但是在金屬塑性加工中潤(rùn)滑的應(yīng)用目前還很少。塑性成型（冷擠壓）中的摩擦也屬于滑動(dòng)摩擦，這與其他方面的滑動(dòng)摩擦潤(rùn)滑相似?？梢钥隙ǖ氖谴帕?/p>

64、體技術(shù)的可以提高塑性加工中潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑效果（已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)證實(shí)）。</p><p>　　2.3.3磁流體應(yīng)用于滑動(dòng)摩擦的潤(rùn)滑理論[16-17]</p><p>　　磁流體主要由磁性粒子、表面活性劑及基載液三個(gè)部分組成。它是一種液態(tài)磁性功能材料，既有固態(tài)磁性材料的磁性能，又有液態(tài)材料的流變性，在磁場(chǎng)作用下，呈現(xiàn)出許多固態(tài)材料所沒有的奇異特性，可以被控制、定位、定向與移動(dòng)．是一種新型的液體功能材料

65、。目前的研究表明，磁流體是一種新穎的潤(rùn)滑劑，利用其在非均勻外磁場(chǎng)作用下所表現(xiàn)出的磁性和流動(dòng)性．可與永磁體或電磁體磁源構(gòu)成磁回路，磁流體在磁回路的位置上．潤(rùn)滑過程中既不泄露，又可防止外界污染，用量不多而且可靠，這正是磁流體潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑的主要特征。另外由于磁性顆粒非常細(xì)小，同時(shí)在其表面還附著一層活性劑，所以不會(huì)產(chǎn)生額外磨損，這一點(diǎn)已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。</p><p>　　磁流體粘度特性：由于磁性粒子屬于亞疇范圍，因此每個(gè)磁

66、性顆粒都可看成是一個(gè)小磁石。在非磁場(chǎng)中，磁流體的磁流體應(yīng)用于滑動(dòng)摩擦的潤(rùn)滑理論及實(shí)驗(yàn)研究粘度主要取決于固體顆粒所占有的體積分量及其粒度。外加磁場(chǎng)時(shí)，各粒子被磁化，并朝著外磁場(chǎng)的方向偏轉(zhuǎn)。同時(shí)，由于磁性顆粒的旋轉(zhuǎn)是由載液的渦旋帶動(dòng)的，若載液的渦旋矢量方向與外磁場(chǎng)的方向不平行，磁性顆粒就會(huì)受到磁力矩的作用，從而阻礙流動(dòng)，即引起了液體的粘度增大。研究表明，在外磁場(chǎng)作用下，鐵磁流體是一種非牛頓流體。同時(shí)外加非均勻磁場(chǎng)時(shí)，鐵磁流體中將產(chǎn)生一種磁的

67、徹體力，正是此徹體力及其表觀粘度的增加，使得磁流體在潤(rùn)滑方面顯得比其他傳統(tǒng)的潤(rùn)滑油優(yōu)越。另外磁流體粘度受磁流體飽和磁化強(qiáng)度及溫度的影響，其關(guān)系見圖1、圖2，并且磁流體的粘滯特性(指隨磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，磁流體粘度增加)與磁流體的載液、所含磁粒子濃度等的關(guān)系極大。</p><p>　　圖4 磁流體粘度與飽和磁化強(qiáng)度的關(guān)系</p><p>　　圖5 磁流體粘溫特性</p><p&

68、gt;　　3 本課題的研究?jī)?nèi)容及意義</p><p><b>　　3.1 研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　在本課題的研究中，主要完成以下任務(wù)：</p><p>　　1）分析潤(rùn)滑油中添加劑的沉積現(xiàn)象</p><p>　　2）分析MoS2, 鋁粉碳納米管，磁流體粒子對(duì)蓖麻油潤(rùn)滑性能的影響</p><

69、p>　　3）分析施加磁場(chǎng)對(duì)磁流體潤(rùn)滑性能的影響</p><p>　　3.2開展本課題的意義</p><p>　　潤(rùn)滑在國民經(jīng)濟(jì)中起的越來越來越重要的作用，正確的利用潤(rùn)滑是減少磨損、提高效率、節(jié)約材料及能源的一個(gè)有效途徑。冷塑成型是金屬材料壓力加工的一種，它是在室溫條件下，借助模具在壓力機(jī)上對(duì)金屬材料進(jìn)行的擠壓加工[15]。當(dāng)外力超過金屬材料的屈服極限時(shí)，將會(huì)發(fā)生塑性變形。此時(shí)金屬材料

70、與模具間會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦力，導(dǎo)致工件的表面拉傷、斷裂開及嚴(yán)重影響模具的使用壽命。傳統(tǒng)的冷塑性成型潤(rùn)滑方法效率低，污染大，后期處理復(fù)雜。開發(fā)綠色潤(rùn)滑劑是資源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境有機(jī)結(jié)合的一項(xiàng)持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)工程。可以說,開發(fā)資源效率高、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)境影響小的綠色潤(rùn)滑劑,不僅僅是材料生產(chǎn)領(lǐng)域的革新，對(duì)工業(yè)加工中的潤(rùn)滑的發(fā)展有極大的作用,也是管理和環(huán)保意識(shí)領(lǐng)域的深化。</p><p>　　新型冷擠壓用潤(rùn)滑劑研究，可以在加工過程

71、中降低工件與模具間的摩擦力，以保證擠壓件的產(chǎn)品質(zhì)量；提高產(chǎn)品的合格率及模具的利用率；同時(shí)為后序加工創(chuàng)造便利的條件。專題部分</p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　冷擠壓是最具代表性的金屬冷成型工藝，是一種先進(jìn)的少無切削工藝。它是將坯料在不使材料引起再結(jié)晶軟化的溫度下，靠擠壓力進(jìn)行塑性變形的一種加工工藝。其特點(diǎn)是變形力大，但變形力受模具強(qiáng)度的

72、制約。由于需要極大的變形力，冷擠壓時(shí)，被擠壓金屬與模具的劇烈摩擦，使模具的瞬間溫度可高達(dá)300℃，模具與工件間的摩擦學(xué)特性對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命影響很大[18]，因此冷擠壓加工的潤(rùn)滑問題，實(shí)質(zhì)上是如何防止在邊界潤(rùn)滑條件下模具與金屬發(fā)生干摩擦和降低接觸面間的摩擦力問題。也就是降低擠壓力及避免材料和模具之間發(fā)生熱膠著。一般在坯料和模具之間加潤(rùn)滑劑,以減少擠壓時(shí)摩擦的不良影響。</p><p>　　凡具有減少兩摩擦表面間

73、摩擦力和磨損或其他形式表面破壞的性能之物質(zhì)皆為潤(rùn)滑材料，通稱潤(rùn)滑劑[19]。在潤(rùn)滑劑中加入某些物質(zhì)(添加劑)以改善潤(rùn)滑劑的性能，從而降低摩擦面的磨損，是一種簡(jiǎn)便實(shí)用的減磨方法。目前在金屬冷擠壓中沒有成熟的潤(rùn)滑劑，現(xiàn)在用的較多的潤(rùn)滑劑一般是礦物油加添加劑，摩擦系數(shù)普遍比較高，工件處理后殘?jiān)郲20]。一般碳鋼的單工位冷擠壓多數(shù)采用磷皂化方法，雖然效果比較好，但磷皂化方法不適合于多工位機(jī)床加工的要求，而且磷皂化時(shí)間長(zhǎng)，需很長(zhǎng)時(shí)間才能在金屬表

74、面上生成有效的磷酸鹽膜。顯然，這種方法不適合于快速多工位加工的場(chǎng)合。這就需要新型的冷擠壓加工潤(rùn)滑劑來滿足工藝要求。</p><p>　　隨著對(duì)環(huán)境問題的重視,對(duì)環(huán)境友好的潤(rùn)滑油和添加劑的需求日益增加,可生物降解的潤(rùn)滑油以其低的污染性能和高的抗磨性能,成為研究熱點(diǎn)[21]。從動(dòng)植物中得到的油和脂肪是不溶于水的物質(zhì)，用來做潤(rùn)滑油，其潤(rùn)滑性能高，性能穩(wěn)定。它們是壓力加工中最早使用的潤(rùn)滑劑。蓖麻油是一種天然生物降解脂肪原

75、料，是理想的環(huán)保型潤(rùn)滑油，蓖麻油中含有大量脂肪酸和極性基團(tuán),摩擦過程中可在金屬表面生成吸附膜，在國外已廣泛應(yīng)用[22]。把特殊環(huán)境(高溫、低溫、高速、重載、真空、腐蝕氛圍等)下使用的固體潤(rùn)滑劑粉末作為添加劑，加入到蓖麻油中使用，既可改善潤(rùn)滑油脂的性能，又可充分發(fā)揮固體潤(rùn)滑劑的優(yōu)越性[23]。</p><p>　　本文采用蓖麻油做基礎(chǔ)潤(rùn)滑油，研究加入添加劑后，添加劑的成分比例等因素對(duì)金屬擠壓過程中摩擦磨損性能影響，

76、以期找出與工況條件的最佳匹配。對(duì)擠壓過程中的摩擦研究，目前尚無吻合擠壓條件的模擬試驗(yàn)機(jī)。因此本文采用四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行比擬試驗(yàn)，研究擠壓下的摩擦磨損，研究結(jié)果對(duì)擠壓生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。</p><p><b>　　2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器</b></p><p><b>　　2.1 實(shí)驗(yàn)用材料</b></p><p>　

77、　蓖麻油（見表1）[22]</p><p><b>　　表1 蓖麻油的特性</b></p><p><b>　　添加劑</b></p><p>　　MoS2： 含量98% 油份<0.2% SiO2<0.01% MoO3<0.2% </p><p>　　天

78、津市福晨化學(xué)試劑廠 粒度：合格</p><p>　　碳納米管： 自制</p><p>　　Al 粉： 含量98.5% 天津市福晨化學(xué)試劑廠</p><p>　　磁 流 體： 自制 </p><p>　　硬鋁合金 牌號(hào)2A12 </p><p><b>　　2

79、.2實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><p>　　MMW—1型立式萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)（主要技術(shù)參數(shù)）</p><p>　　軸向試驗(yàn)力工作范圍（無級(jí)調(diào)速） 10~1000N</p><p>　　測(cè)定最大摩擦力矩 25N.m</p><p>　　主軸脈寬無級(jí)變速范圍 1~2000r/min

80、</p><p>　　專用標(biāo)準(zhǔn)鋼球試樣 GB308要求Ⅱ級(jí)鋼球，材料GCr15 </p><p>　　直徑12.7mm，硬度HRC64～66之間。</p><p>　　電子天平（精確度為0.01g） （中外合資亞太電子天平）</p><p><b>　　讀數(shù)顯微鏡</b></

81、p><p>　　讀數(shù)顯微鏡A 倍數(shù) 10 讀數(shù)顯微鏡刻度值 0.01mm</p><p>　　讀數(shù)顯微鏡B 倍數(shù) 40 讀數(shù)顯微鏡刻度值 0.01mm</p><p>　　MS—800型四球機(jī)（廈門試驗(yàn)機(jī)廠）</p><p>　　液壓式萬能試驗(yàn)機(jī) </p

82、><p><b>　　3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法</b></p><p><b>　　3.1 潤(rùn)滑油配方</b></p><p>　　潤(rùn)滑油的配方見表2，表3：</p><p>　　表2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑油的配方</p><p>　　表3 添加磁流體的九組試樣的配方</p>

83、<p>　　3.2摩擦系數(shù)和磨斑直徑的測(cè)量</p><p>　　1）試驗(yàn)件清洗方法：把四個(gè)鋼球、夾具和油杯，使用石油醚清洗，電吹風(fēng)吹干。</p><p>　　2）在MMW—1型立式萬能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上，測(cè)量各不同配方的摩擦</p><p>　　系數(shù)。試驗(yàn)參數(shù)為：負(fù)荷735N,轉(zhuǎn)速1200r/min,。所用鋼球?yàn)橹睆?2.7mm，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GCr15，硬度H

84、RC58～62。試驗(yàn)時(shí)間60min。摩擦磨損試驗(yàn)均在室溫大氣環(huán)境中進(jìn)行。</p><p>　　3）設(shè)置試驗(yàn)力最大值735N；設(shè)定時(shí)間為60分鐘，每隔2分鐘讀取一次試驗(yàn)力和摩擦力矩的值試驗(yàn)力最大值設(shè)定為735N，而不是設(shè)定成測(cè)量機(jī)械用潤(rùn)滑油摩擦系數(shù)常用的392N，是因?yàn)樵诶渌苄猿尚椭?，?rùn)滑油受到的壓力非常大，遠(yuǎn)大于機(jī)械摩擦中摩擦副的壓力。為接近潤(rùn)滑油在實(shí)際使用中的工況，結(jié)合試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)力工作范圍（10~1000N）

85、，將試驗(yàn)力最大值設(shè)定為735N。</p><p>　　4）取下油盒，將油盒中的油倒掉，用脫脂棉將鋼球表面擦拭干凈，放到讀數(shù)顯微鏡A下，測(cè)量三個(gè)鋼球的磨斑直徑。</p><p><b>　　3.3 擠壓</b></p><p><b>　　3.3.1制備試樣</b></p><p>　　直徑20mm，

86、高為20mm的圓柱體，將所得的毛坯沿子午面縱向剖分成兩半。將剖分面磨平，然后拋光。取一半試樣，在剖面上均勻刻畫出正方形網(wǎng)格，網(wǎng)格大小為3mm。 將剖分試樣的兩半用膠水粘合，使其成為一個(gè)整體。修整毛坯，修改成 高度為20mm的試樣。將毛坯進(jìn)行軟化處理和表面處理。取制備好的試樣，放入相應(yīng)的潤(rùn)滑劑中浸泡，使之完全被浸潤(rùn)。</p><p><b>　　3.3.2進(jìn)行擠壓</b></p>

87、<p>　　打開開關(guān)和送油閥（擠壓速度為1mm/s），目測(cè)凸模與凹模快要接觸時(shí)，關(guān)閉送油閥。讀出最大擠壓力。</p><p><b>　　4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果</b></p><p>　　4.1潤(rùn)滑油的宏觀觀察</p><p>　　潤(rùn)滑油配置完成后進(jìn)行宏觀觀察，由于添加劑的密度與基礎(chǔ)油（蓖麻油）密度上的差別，加入的如MoS2、磁流體等添加

88、劑密度都較蓖麻油大，所以會(huì)在靜置時(shí)產(chǎn)生沉積現(xiàn)象。但不同的添加劑和加入量的不同所產(chǎn)生的沉積現(xiàn)象也大不一樣。第一組試樣中由于加入鋁粉，密度比較高，因此在24小時(shí)后產(chǎn)生沉積，但是由于MoS2和碳納米管與蓖麻油密度相差有限，這也延緩了鋁粉的沉積。1號(hào)試樣4、7、9號(hào)試樣在24小時(shí)后基本無鋁粉沉積，這是由于鋁粉含量相對(duì)較低，而MoS2和碳納米管含量相對(duì)較高，在48小時(shí)才出現(xiàn)鋁粉沉積。1、2、5、6、8號(hào)試樣則在24小時(shí)時(shí)出現(xiàn)少量鋁粉沉積。48小時(shí)

89、后沉積較為嚴(yán)重，一周后九組試樣都產(chǎn)生了明顯的分層（上方出現(xiàn)一層清晰透明的蓖麻油）。第二組試樣加磁流體，先將磁流體在蓖麻油中充分混合均勻后再加入其它添加劑，并且在攪拌時(shí)將一塊磁鐵放在容器底部，容易使顆粒均勻的分布。這是因?yàn)榇帕黧w剛開始攪拌時(shí)形成大小不等的顆粒團(tuán)，在燒杯外底部放上磁鐵后，大的顆粒團(tuán)在磁力作用下被吸到燒杯底部，在玻璃棒的攪拌下更容易成為小的顆粒，進(jìn)而均勻分布在蓖麻油中。磁流體是否產(chǎn)生沉積無法觀察到，到48小時(shí)后第1、3、5、8

90、、9號(hào)試樣產(chǎn)</p><p><b>　　4.2摩擦系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)摩擦系數(shù)μ=（T摩擦力矩，P試驗(yàn)力），將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到九組試樣的摩擦系數(shù)。編號(hào)為1、2、3、4、5、6、7、8、9的九組潤(rùn)滑油，將讀取的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理得到圖6、圖7、圖8所示的曲線。每個(gè)點(diǎn)代表的當(dāng)時(shí)的摩擦系數(shù)。曲線1，2，3，4，5，6，7，8，9分別對(duì)應(yīng)了編號(hào)為1、2、3

91、、4、5、6、7、8、9的潤(rùn)滑油隨時(shí)間變化的摩擦系數(shù)。第二次實(shí)驗(yàn)九種成份不同潤(rùn)滑劑各自在三種不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下測(cè)的摩擦系數(shù)，同樣經(jīng)過處理得到摩擦系數(shù)與時(shí)間曲線。圖9到圖17分別是第二次實(shí)驗(yàn)1號(hào)到9號(hào)潤(rùn)滑劑各自在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的摩擦系數(shù)曲線。</p><p>　　4.2.1摩擦系數(shù)與時(shí)間的關(guān)系</p><p><b>　　第一次實(shí)驗(yàn)：</b></p><

92、p>　　1號(hào)潤(rùn)滑油，從圖6曲線1中我們可以看出，該配方的潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的60min中，摩擦系數(shù)先是較大幅度的下降，在第20分鐘時(shí)達(dá)到了一個(gè)極小值0.056。然后摩擦系數(shù)開始有所回升，增加幅度很小，并且只有十分鐘，30鐘時(shí)又開始下降，幅度較小持續(xù)到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。從這條曲線可以看出此配方潤(rùn)滑油性能20分鐘變化劇烈，后期較為穩(wěn)定，測(cè)得的曲線起伏很小，基本保持在平穩(wěn)的狀態(tài)。平均摩擦系數(shù)為0.061。</p><p>　　

93、2號(hào)潤(rùn)滑油，曲線2，從圖6中我們可以看出，該配方的潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的60min中，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)摩擦系數(shù)急劇下降，在14分鐘左右到達(dá)最低值，從第14分鐘摩擦系數(shù)開始有所上升，但幅度不大，曲線進(jìn)入一個(gè)上下波動(dòng)期，在0.068左右上下增減，在10分鐘到40分鐘之間有一個(gè)凸起，但起伏不大。潤(rùn)滑油性能總體上較為平穩(wěn)。平均摩擦系數(shù)為0.067。</p><p>　　3號(hào)潤(rùn)滑油，曲線3，從圖6中我們可以看出，該配方的潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的6

94、0min中，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)摩擦系數(shù)急劇下降，在前期變化太大，可能數(shù)據(jù)異常。后期波動(dòng)也較大，先是回升，而后在20分鐘時(shí)又下降到最低值0.059，然后持續(xù)上升，幅度也較大，總體上極不穩(wěn)定。平均摩擦系數(shù)為0.070。</p><p>　　圖6 第1、2、3組試樣摩擦系數(shù)曲線</p><p>　　4號(hào)潤(rùn)滑油，曲線4，從圖7中我們可以看出，該配方的潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的60min中，摩擦系數(shù)一直處于上升狀態(tài)，但

95、是幅度比較小。在實(shí)驗(yàn)快結(jié)束時(shí)出現(xiàn)了略微下降的趨勢(shì)，整條曲線在20分鐘處可分為前后2段，前面一段較為平緩，后面一段曲線呈較大的波浪似起伏。平均摩擦系數(shù)為0.088。</p><p>　　5號(hào)潤(rùn)滑油，曲線5，從圖7中我們可以看出，該配方的潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的60min中，摩擦系數(shù)先是急劇的下降，從第14分鐘開始回升，增加幅度比較大且曲線呈現(xiàn)較大的波動(dòng)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中潤(rùn)滑油摩擦系數(shù)都呈現(xiàn)出較大的起伏，性能不穩(wěn)定。平均摩擦系數(shù)

96、為0.065。</p><p>　　6號(hào)潤(rùn)滑油，曲線6，從圖7中我們可以看出，該配方的潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的60min中，摩擦系數(shù)從開始到第8分鐘處于急劇下降狀態(tài)，然后開始繼續(xù)緩慢下降到14分鐘時(shí)開始回升?；厣炔惶?，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束，摩擦系數(shù)還是大大小于開始時(shí)的值，可能開始的數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)。平均摩擦系數(shù)為0.069。</p><p>　　圖7 第4、5、6組試樣摩擦系數(shù)曲線</p>

97、<p>　　7號(hào)潤(rùn)滑油，曲線7，摩擦系數(shù)先是急劇的下降，在第10分鐘時(shí)達(dá)到了一個(gè)極小值0.062。然后摩擦系數(shù)開始有所回升，增加速率極為平緩的，到實(shí)驗(yàn)快結(jié)束時(shí)又有了小幅度的下降，摩擦系數(shù)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)到達(dá)最小值0.060。從這條曲線可以看出此配方潤(rùn)滑油性能非常穩(wěn)定，測(cè)得的曲線起伏很小，基本保持在平穩(wěn)的狀態(tài)。平均摩擦系數(shù)為0.065。</p><p>　　8號(hào)潤(rùn)滑油，曲線8，從圖6中我們可以看出，該配方的

98、潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的60min中，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)摩擦系數(shù)急劇下降，在14分鐘左右到達(dá)最低值，從第14分鐘摩擦系數(shù)開始上升，到34分鐘時(shí)開始幅度急劇增加，從42分鐘開始上升幅度有所減緩，然后一直持續(xù)到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。平均摩擦系數(shù)為0.072。</p><p>　　9號(hào)潤(rùn)滑油，曲線9，從圖6中我們可以看出，摩擦系數(shù)先是以較緩慢的速度下降，第20分鐘時(shí)摩擦系數(shù)出現(xiàn)了幾分鐘急劇的下滑，第26分鐘時(shí)下降趨于平緩，第44分鐘時(shí)開始回升，實(shí)驗(yàn)

99、結(jié)束時(shí)又有所下降。潤(rùn)滑劑性能在前期不穩(wěn)定，后期性能較為穩(wěn)定。平均摩擦系數(shù)為0.066。</p><p>　　圖8 第7、8、9組試樣摩擦曲線</p><p>　　所有試樣隨時(shí)間摩擦系數(shù)變化總的趨勢(shì)是，曲線1、2、7下降；曲線3、5、6、8、9是先下降后上升；曲線4總的上升。而且出現(xiàn)了一個(gè)非常有意義的現(xiàn)象，曲線1、2、3、5、6、7、8、9的20分鐘前后不大范圍內(nèi)都有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而且除第四組

100、外，在第20分鐘前，摩擦系數(shù)總的呈下降趨勢(shì)，而且摩擦系數(shù)普遍較高，這是因?yàn)殡m然實(shí)驗(yàn)壓力低于極壓值，但是剛開始時(shí)鋼球磨損很少，真實(shí)接觸面積很小，而且壓緊力比較大，其面壓就很高。油膜就有可能破裂。這時(shí)候上、下鋼球就有可能發(fā)生直接接觸。金屬塑性加工中所觀察到的摩擦，多數(shù)是在這種足夠小的接觸面上所產(chǎn)生的。當(dāng)被加工材料表面與模具工作表面相接觸時(shí)，在其真實(shí)接觸面上由于高表面壓的作用，兩面之間會(huì)產(chǎn)生相互粘結(jié)作用。曲線四摩擦系數(shù)一直偏高，可能是加入碳納

101、米管顆粒較大，且雜質(zhì)較多所導(dǎo)致。</p><p>　　同時(shí)值得注意的是，曲線2、5、7、9的摩擦系數(shù)開始的下降幅度并沒有其它曲線下降的劇烈，這是MoS2含量相對(duì)的增大造成的，因?yàn)樵贛oS2性能中，其中有個(gè)特殊的性能，就是二硫化鉬加入潤(rùn)滑油中可提高潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑能力，在潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑膜遭受短暫的沖擊負(fù)荷和高熱的情況下，可起補(bǔ)強(qiáng)作用，起到極壓添加劑的作用。同樣，在實(shí)驗(yàn)開始的時(shí)候，接觸面積非常小，上、下鋼球間的接觸幾乎是點(diǎn)

102、接觸，接觸處的壓強(qiáng)就非常大，這時(shí)候MoS2就起了極壓添加劑的作用，雖然這時(shí)候MoS2的含量比較高，降低了潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)，但同時(shí)也提高了潤(rùn)滑油的極壓。實(shí)驗(yàn)所用碳納米管純度不高，在一定程度上影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。</p><p><b>　　第二次實(shí)驗(yàn)：</b></p><p>　　1號(hào)潤(rùn)滑油，3條曲線分別為加不同強(qiáng)度靜態(tài)磁場(chǎng)的摩擦系數(shù)。從圖9中我們可以看出，3條曲線在實(shí)驗(yàn)開

103、始到6分鐘左右時(shí)摩擦系數(shù)急劇下降，下降幅度都非常大。但很快便都開始回升，加二倍磁場(chǎng)的曲線回升到12分鐘時(shí)又有一個(gè)短時(shí)間的回落，很快又轉(zhuǎn)為上生，加四倍磁場(chǎng)的曲線急劇回升到20分鐘時(shí)持續(xù)了一個(gè)平穩(wěn)期直到44分鐘時(shí)開始下降，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。加六倍磁場(chǎng)的曲線與2倍相似，在急劇回升到14分鐘后便放慢速度，較為平緩的增加直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。1號(hào)潤(rùn)滑劑在施加的不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的摩擦系數(shù)相近，相比之下施加2倍磁場(chǎng)時(shí)性能較為優(yōu)良。平均摩擦系數(shù)分別為0.073、0.

104、074、0.076。</p><p>　　圖9 第一組試樣（分別加2倍、4倍、6倍磁場(chǎng)）的摩擦曲線</p><p>　　2號(hào)潤(rùn)滑油，3條曲線意義同上，從圖10中我們可以看出，該配方的潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的60min中，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)加二倍磁場(chǎng)的摩擦系數(shù)相對(duì)較低，但處于大幅度的上升階段，直到22分鐘時(shí)開始急劇下降，在34分鐘左右開始趨于平穩(wěn)狀態(tài)，平緩下滑直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。加四倍磁場(chǎng)的摩擦系數(shù)曲線于六倍磁場(chǎng)的

105、相似，開始時(shí)摩擦系數(shù)較大，急劇下降到一個(gè)較低值0.048后開始回升，前者轉(zhuǎn)折點(diǎn)在8分鐘左右，后者在14分鐘左右。隨后二者值又快速回升到0.068，并在其上下波動(dòng)直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。兩條曲線在20分鐘到50分鐘之間都有一個(gè)凸起但是不大。平均摩擦系數(shù)分別為0.072、0.065、0.072。</p><p>　　圖10 第二組試樣（分別加2塊、4塊、6塊磁鐵）的摩擦曲線</p><p>　　3號(hào)潤(rùn)滑

106、油，從圖11中我們可以看出，該配方的潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的60min中，加二倍磁場(chǎng)和加四倍磁場(chǎng)的摩擦系數(shù)曲線相似，加2倍磁場(chǎng)的在2分鐘到四分鐘之間有一個(gè)劇烈下降過程，下降太大，可能屬于數(shù)據(jù)異常。二者前期的摩擦系數(shù)較低但從實(shí)驗(yàn)開始到40分鐘左右摩擦系數(shù)一直處于上升期，且上升幅度較大。隨后開始下降到結(jié)束，總體上極不穩(wěn)定。而加6倍磁場(chǎng)的摩擦系數(shù)曲線較為平緩，前期一直到40分鐘左右起伏很小，40分鐘后有所增加，但幅度不大，總體上很穩(wěn)定。3號(hào)潤(rùn)滑劑在不同

107、磁場(chǎng)強(qiáng)度下摩擦系數(shù)相差較大，其中施加6倍磁場(chǎng)時(shí)摩擦系數(shù)最小而且非常的穩(wěn)定，3號(hào)潤(rùn)滑劑在施加6倍磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)性能最為優(yōu)良。平均摩擦系數(shù)分別為0.076、0.078、0.062。</p><p>　　圖11第三組試樣（分別加2塊、4塊、6塊磁鐵）的摩擦曲線</p><p>　　4號(hào)潤(rùn)滑油，從圖12中我們可以看出，該配方的潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的60min中，加2倍磁場(chǎng)的摩擦系數(shù)曲線一直處于上升狀態(tài)，只是前

108、幾分鐘上升速度較快。加4倍磁場(chǎng)和加6倍磁場(chǎng)的摩擦曲線在后20分鐘相似，只是加4倍磁場(chǎng)時(shí)摩擦系數(shù)一直比較穩(wěn)定，而加6倍磁場(chǎng)時(shí)前期摩擦系數(shù)偏大，是下降的。平均摩擦系數(shù)分別為0.087、0.078、0.082。</p><p>　　12第四組試樣（分別加2塊、4塊、6塊磁鐵）的摩擦曲線</p><p>　　5號(hào)潤(rùn)滑油，從圖13中我們可以看出，該配方的潤(rùn)滑油在試驗(yàn)的60min中，加2倍磁場(chǎng)和加4倍