质子型季铵盐类离子水基润滑添加剂摩擦学性能研究

论文摘要

在资源短缺和环境污染日益严重的今天,水基润滑液凭借绿色无污染等优点,得到了越来越多的关注。然而,由于纯水的黏度低,成膜能力差,不能满足实际工况下对润滑剂的要求,因此需要加入合适的添加剂改善水基润滑液的性能。离子液体作为一个新兴的领域,近年来受到了人们的广泛关注,且试验证明其作为润滑剂和润滑剂的添加剂性能良好,因此本文选择两种新型离子液体:二羟乙基胺正辛酸（Bis[（2-hydroxyethyl）ammonium]caprylate,BAA）和二羟乙基胺豆蔻酸（Bis[（2-hydroxyethyl）ammonium]myristate,BAM）作为水基润滑液添加剂,配置不同浓度的水溶液,进行了一系列的摩擦学试验研究。（1）利用四球试验机对两种离子液体水溶液的摩擦磨损性能进行了系统的分析和研究,考察了离子液体浓度、转速和载荷对减摩抗磨性能的影响,并对两溶液的稳定性能和极压性能进行了试验研究。结果表明,BAM水溶液具有更好的减摩性能和润滑稳定性,且在高速重载时性能稳定;BAA水溶液在中低载荷下抗磨性能较好,但由于黏度较低、润滑膜较薄,在较高载荷下润滑膜易失效。（2）利于旋转流变仪对两溶液的流变性能进行了分析,证明离子液体水溶液具有良好的牛顿流体特性。（3）利用接触角测量仪对两溶液的润湿性能进行了研究,发现BAM水溶液的黏度较高,润湿性却较好,说明黏度和润湿性之间无直接联系。（4）利用纳米级膜厚测量仪研究了两溶液的成膜性能,试验发现两溶液均具有较好的成膜能力,其中BAM水溶液的成膜性能更为优异,5%BAM水溶液的膜厚稳定在28nm左右,高于同黏度的非离子液体润滑剂。本文对离子液体的研究,为探究新型水基润滑添加剂提供了新的方向,为今后离子液体水基润滑液理论与实践的研究打下了良好的基础,试验结果表明离子液体水溶液摩擦学性能良好,具有较好的工业应用价值。图51幅,表11个,参考文献82篇。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 水基润滑研究现状和发展趋势
•     1.2.1 水基润滑理论研究现状
•     1.2.2 水基润滑添加剂研究现状
•     1.2.3 水基润滑液发展趋势
•   1.3 离子液体作为水基润滑添加剂
•   1.4 本文主要研究内容
• 2 离子液体添加剂的选择与配置
•   2.1 本章引言
•   2.2 离子液体概述
•     2.2.1 离子液体分类
•     2.2.2 离子液体的性质
•     2.2.3 离子液体的合成方法
•   2.3 离子液体添加剂的选择
•   2.4 离子液体水溶液的配置
•   2.5 离子液体水溶液防锈性能测试
•   2.6 本章小结
• 3 离子液体水溶液的摩擦磨损性能研究
•   3.1 本章引言
•   3.2 试验方案设计
•     3.2.1 试验设备
•     3.2.2 样品准备
•     3.2.3 试验流程
•   3.3 浓度对离子液体水溶液减摩抗磨性能的影响
•   3.4 载荷对离子液体水溶液减摩抗磨性能的影响
•     3.4.1 载荷对0.5%浓度水溶液减摩抗磨性能的影响
•     3.4.2 载荷对5%浓度水溶液减摩抗磨性能的影响
•     3.4.3 0.5%与5%两水溶液载荷对减摩抗磨性能影响规律的对比
•   3.5 转速对离子液体水溶液减摩抗磨性能的影响
•     3.5.1 转速对0.5%浓度水溶液减摩抗磨性能的影响
•     3.5.2 转速对5%浓度水溶液减摩抗磨性能的影响
•     3.5.3 0.5%与5%两水溶液转速对减摩抗磨性能影响规律的对比
•   3.6 离子液体水溶液的稳定性试验
•   3.7 离子液体水溶液的极压性能试验
•     3.7.1 BAA水溶液的极压性能
•     3.7.2 BAM水溶液的极压性能
•     3.7.3 两种水溶液极压性能评价
•   3.8 本章小结
• 4 离子液体水溶液的流变特性和润湿性能研究
•   4.1 本章引言
•   4.2 离子液体水溶液的流变特性研究
•     4.2.1 流变特性理论
•     4.2.2 试验方案设计
•     4.2.3 剪切应力与剪切速率的关系
•     4.2.4 浓度对剪切速率与黏度之间关系的影响
•     4.2.5 温度对剪切速率与黏度之间关系的影响
•     4.2.6 室温25℃下两种离子液体水溶液黏度对比分析
•   4.3 离子液体水溶液的润湿性能测试
•     4.3.1 固体表面润湿特性表征
•     4.3.2 试验方案设计
•     4.3.3 试验结果与分析
•   4.4 本章小结
• 5 离子液体水溶液的成膜性能研究
•   5.1 本章引言
•   5.2 试验方案设计
•     5.2.1 试验设备及原理介绍
•     5.2.2 润滑方式选择
•     5.2.3 试验设备清洗
•     5.2.4 试验方法
•   5.3 离子液体水溶液折射率的测定
•   5.4 离子液体水溶液的成膜性能试验分析
•     5.4.1 线速度对两种离子液体水溶液成膜性能的影响
•     5.4.2 浓度对两种离子液体水溶液成膜性能的影响
•   5.5 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 创新点
•   6.3 展望
• 参考文献
• 索引
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘志杭

导师: 张朝辉

关键词: 摩擦磨损性能,流变性能,润湿性能,成膜性能

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,机械工业

单位: 北京交通大学

基金: 清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金

分类号: O313.5;TH117.2

总页数: 86

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