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1、纳米材料在润滑油中的应用,实验目的,根据纳米粒子小尺寸效应以及表面改性等作用，在润滑油中添加纳米材料制 成的润滑剂可显著提高其润滑性能和承载能力，降低摩擦系数，减少摩擦阻力， 延长机器的寿命；为了检验纳米粒子作为润滑油添加剂在润滑油中的作用，本试 验将分别测试其具有代表性的三个摩擦学方面的性能，即极压性能、抗磨性能和 减摩性能。这三个方面的性能可以用最大无卡咬负荷PBl磨斑直径d和摩擦系数u来检验。,实验要求,了解实验仪器、设备的使用方法；了解纳米材料的加入方法；验证纳米材料作为添加剂的作用与机理。,实验设备,1济南试金集团产MRS1J机械式四球长时抗磨损试验机(见图11) 2上海市大南化工油
2、脂有限公司提供的四球机专用钢球，材质为GCrl5，类似于ANSI(美国钢球学会)标准钢NoE52100制成，直径为12，7mm(05in)， 6466HRC，等级为25EP(超光)； 3上海光学仪器五厂产15J测量显微镜；上海大华仪表厂产LMl4204自动平衡记录仪。,实验步骤,（一）具体的纳米粒子添加剂配制步骤如下： (1) Tween20、Tween60、Span20按2：2：1的比例搅拌均匀。 (2) 将混合活性剂与聚醚以5：1的比例混合后加入纳米粒子，放于7080电热恒温水浴锅中搅拌约l0分钟左右； (3) 将混合活性剂加入到油中后置于KQ218型超声波振荡器中振荡20分钟，使纳米粒子
3、充分分散； (4) 将油品放在H97AJ巨温磁力搅拌器中搅拌2个小时左右，温度控制在80，速度为1300rmin；多次重复(3)和(4)步骤，具体的分散、搅拌时间要根据纳米粒子的添加量而定。,实验步骤,（二）极压性能最大无卡咬负荷PB试验步骤如下： 1用洗涤汽油和石油醚(6090，符合GBl922中的NY90要求)仔细清洗四个试验用钢球、上球卡具、油盒以及与试验油样接触的各个部件，然后吹于备用。清洗后的试验钢球应光洁无锈斑。 2打开电源，调整主轴转速到1760i40rmin，空转23分钟，调整好计时器。 3把三个试验钢球放在油盒内，并把压紧环放在试验钢球上面用螺母上紧，把试验油样倒入油盒内，使
4、其浸没钢球并超过顶部3mm。 4将一个试验钢球装到夹头中，并把夹头装在主轴上。 5把组装好的试验油盒装在四球试验机上的试验座上。,实验步骤,6试样温度控制在1835。 7启动液压油泵，油盒上升，使下面三个试验钢球与上面的试验钢球接触，缓慢地 加载荷。 8启动电机，运转10土 02s(四球机主轴的制动时间不计算在内)。 9取下油盒和夹头，并卸下夹头中的试验钢球。 10将试验钢球放在显微镜下观察，如果磨斑已经扭曲，不是表现为比较完整的圆形，则下次试验就在低一级的负荷下进行；如果磨斑为规则的圆形或椭圆形，则下一次试验就可以加大负荷。这样反复试验，直到确定出最大P9值为止。,实验步骤,（三）磨斑直径和
5、摩擦系数的测定步骤如下： 1用洗涤汽油和石油醚(6090，符合GBl922中的NY90要求)仔细清洗四个试验钢球、上球卡具、油盒以及与试验油样接触的各个部件，然后吹干备用。清洗后的试验钢球应光洁无锈斑。 2将一个试验钢球装到夹头中，并把夹头装在主轴上。 3把三个试验钢球放在油盒内，并把压紧环放在试验钢球上面用螺母上紧，把试验油样倒入油盒内，使其浸没钢球并超过顶部3mm。 4开电源，调整主轴转速到1200土 30rmin，空转10分钟左右，调整好计时器。 5将油盒放在油盒座上，缓缓施加载荷至392N。,实验步骤,6加热试验油样并调节到75i2。 7在试验温度下，开动电机驱动主轴旋转。 8试验时间
6、达到60土lmin时，停止加热和关掉电机，除去负荷取出油盒，将试验油样倒出。 9用显微镜测量油盒中三个下球上的磨斑直径，测量精度为001mm，每个球上的磨斑直径测量两次，一次沿着油盒中心射线方向，另一次与第一次垂直。以毫米为单位报告三个钢球六次测量的磨斑直径算术平均值。测量时的观察线应垂直磨斑表面。如果磨斑是一个椭圆，则在磨痕方向做一次测量，另一次测量与磨痕方向垂直。 10如果一个下球的两次测量的平均值与所有的六次测量平均值大于004mm，则应该检查上球与油盒的轴心对中情况。,实验结果与分析,通过最大无卡咬负荷PBl磨斑直径d和摩擦系数U的实验数据，可以看到加入纳米粒子的基础油比没有加的基础油最大无咬合PB值有了很大的提高，磨斑直径d有所减小，摩擦系数U有所降低。这说明纳米粒子提高了润滑油的承载性能，增强了润滑油的减磨抗磨性能，总体上提高了润滑油的质量，达到了实验的目的。,