基于納米顆粒的鎂合金軋制潤滑劑的摩擦學特性及機理研究.pdf

1、鎂合金具有質(zhì)輕、比強度高、阻尼減震和電磁屏蔽性好等優(yōu)點，在航空航天、電子產(chǎn)品、汽車等領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注，并得到較為廣泛的應(yīng)用。軋制是鎂合金的一種重要的變形加工方式。目前，鎂合金在軋制過程中通常采用鋁合金軋制液，甚至進行無潤滑軋制。軋制過程中無潤滑液會導(dǎo)致鎂合金軋板表面質(zhì)量差、能耗高，而鋁合金軋制液通常含有氯、硫、磷等有機化合物和金屬鹽等添加劑，此類添加劑不容易分解，使用后廢液的排放會對環(huán)境造成一定污染。
　　本文通過摩擦磨損試

2、驗對鎂合金在納米基潤滑劑潤滑條件下的摩擦學性能進行測試。采用激光共聚焦顯微鏡、場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）、X射線光電子能譜（XPS）等手段，考察磨痕表面形貌和化合物組成成分，探討添加劑之間以及添加劑與金屬表面之間的作用機理。然后將摩擦磨損試驗篩選的納米基潤滑劑進行AZ31鎂合金板材軋制，觀察在干軋和納米基潤滑劑潤滑條件下軋制力的變化和軋制板材表面質(zhì)量的不同。主要結(jié)果如下：
　?、倏疾炝薓oS2納米顆粒添加到5＃機械油(無其他添加

3、劑)、菜籽油和30＃機械油(含添加劑)三種不同基礎(chǔ)油中的摩擦學性能，探索MoS2納米顆粒與不同基礎(chǔ)油及摩擦副表面的作用機理。結(jié)果表明，MoS2納米顆粒添加到5＃機械油和菜籽油中均有一定的減摩抗磨作用，MoS2納米顆粒加入5＃機械油中的減摩抗磨性能優(yōu)于加入菜籽油中。而MoS2納米顆粒加入30＃機械油中的減摩抗磨性能與不含MoS2納米顆粒的30＃機械油的減摩抗磨效果相當。
　?、谕ㄟ^控制納米顆粒在基礎(chǔ)油中的含量和摩擦測試參數(shù)，從納米顆

4、粒成分含量、承載能力及潤滑膜穩(wěn)定性三個方面考察了 SiO2和 MoS2分別作為潤滑油添加劑對鎂合金的摩擦磨損性能的影響。結(jié)果表明，SiO2納米基潤滑油較MoS2納米基潤滑油具有更優(yōu)的減摩性能，而 MoS2納米基潤滑油較 SiO2納米基潤滑油具有更優(yōu)的抗磨性能、承載能力和潤滑膜穩(wěn)定性?；谝陨涎芯炕A(chǔ)，然后研究了 SiO2納米顆粒和MoS2納米顆粒復(fù)合作為潤滑油添加劑，進一步優(yōu)化了兩種納米顆粒單獨作為潤滑添加劑的潤滑性能，并深入探討了兩種

5、納米顆粒復(fù)合添加的協(xié)同潤滑機理。
　?、弁ㄟ^摩擦磨損試驗系統(tǒng)考察了石墨烯、氧化石墨烯單獨添加以及石墨烯和氧化石墨烯分別與 SiO2納米顆粒復(fù)合添加作為水基潤滑添加劑對鎂合金的摩擦磨損性能的影響。氧化石墨烯作為水基潤滑添加劑的潤滑性能優(yōu)于石墨烯作為潤滑添加劑。石墨烯與 SiO2納米顆粒復(fù)合添加起到了協(xié)同潤滑作用比單獨石墨烯作為潤滑液添加劑的潤滑性能優(yōu)異。而氧化石墨烯與SiO2納米顆粒復(fù)合添加與單獨氧化石墨烯作為潤滑添加劑的潤滑性能相

6、當。即使這樣，在復(fù)合物中SiO2納米顆粒取代了部分氧化石墨烯降低了生產(chǎn)成本。
　?、軐⑼ㄟ^摩擦磨損實驗篩選出來的潤滑性能優(yōu)良的SiO2/MoS2復(fù)合油基潤滑液、SiO2/石墨烯復(fù)合水基潤滑液和SiO2/氧化石墨烯復(fù)合水基潤滑液在AZ31鎂合金軋制過程中應(yīng)用。相對于干軋來說，在SiO2/MoS2復(fù)合油基潤滑液潤滑條件下壓下量為10％對AZ31鎂合金軋制，軋制力和軋后板材表面粗糙度分別降低了14.5%和55.9%。石墨烯/SiO2復(fù)合

7、水基潤滑液潤滑條件下，軋制力和軋后板材表面表面粗糙度相對于干軋分別降低了12%和42.4%。氧化石墨烯/SiO2復(fù)合水基潤滑液潤滑條件下，軋制力和軋后板材表面表面粗糙度相對于干軋分別降低了13.1%和28.8%。
　?、菘偨Y(jié)認為，SiO2/MoS2復(fù)合油基潤滑液和 SiO2/石墨烯復(fù)合水基潤滑液中兩種納米顆粒起著協(xié)同潤滑作用，均比單獨一種納米顆粒作為潤滑添加劑的潤滑性能優(yōu)異。而氧化石墨烯/SiO2納米復(fù)合水基潤滑液的潤滑性能與純氧