纳米粒子改善润滑油摩擦磨损性能机理的评述吕君英。龚儿郭亚平哈尔滨工程大学化工学院。黑龙江哈尔滨150001室温超塑延展性的实验结论。以及纳米粒子作为润滑油添加剂的最新研究成果。提出了纳米粒子改善润滑油摩擦磨损性能的扩散蠕变机理。

　　摩擦磨损是普遍存在的自然现象，摩擦损失了世界次性能源的13以上，而采用润滑油则是降低摩擦减小或避免磨损的有效技术。现代润滑油质量的提高，是添加剂复配技术发展的结果，大多润滑油加多种有机成无机液态或固态添加剂，并借助添加剂的物理吸附化学吸附以及化7反应来实现良好的润滑1.纳米级金属粉作为新型固体润滑剂国内外研兄并证明金属粉具有很好的极压抗磨性能。但是前关于纳米粒子作为润滑油添加剂使用的作用机理方面的研究结论还存在很大争议，对于己提出的有关润滑机理还需加以实验验证3.

　　1纳米粒子添加剂改善摩擦磨损性能机理的研究状况摩擦过程非常复杂，有关其机理的研究也就十分闲难。研究明。纳米粒子的润滑效果强烈的依赖于粒子的物理化学性质种类大小基础油类型添加剂的种类及用量接触面的温度等因素内米粒具有的作多木体所+具备的特性以及受实验设等条作的限制，使其摩擦学领域还需进步的验证和完善3.

　　笔者通过理论分析和实验研宄，提出纳米粒子添加剂改荇润滑油摩撺学性能的扩散蠕变机理，即如果将材料的晶粒尺寸减小到纳米量级，那么这种材料将会在很低的温度下发生扩散螺变，弁有很好的塑性变形能力6，钾，知0pksticity.由于纳米粒子具有室温超塑延展性78，纳米粒子在摩擦过程中，在定的负荷下可以伸缩变形。如摩擦接触及血凸起，则纳米粒7可被玉缩变平；如果接触面厂凹。则纳米粒子可以填充工件面微裂纹和微小缺陷部分。起到对磨损面的修复作用，最终使摩擦接触面始终处于较为平整的状态，从而起到改善润滑油摩，磨损性能的效果。

　　2纳米金属粒子的室温超塑延展性常规多晶固体的塑性形变主要有两种微观机制晶格位错的运动和原子扩散蠕变。当温度较低时，原子扩散能力较差，位错运动就是大多数传统材料的形变机制。作高温，则由于原子的剧烈扩散品界扩散远大于品μj扩，扩，蜢腽就成塑性形变的主导机制。其晶界扩散蠕变速率为，即1粒尺寸，5为常数，为晶界扩散系数，3晶界度。为8，1常数。品邦扩散蠕变速率，是由晶界扩散控制，它与晶粒尺寸的3次方。成反比，4品界扩散系数乃味成正比。这说明可以通过减小晶粒尺寸或，强晶界扩散系数，块来提扩散速率。

　　某种材料的晶粒尺寸减小到纳米试级。服么这种材料将会在很低的温度下发生扩散懦变，并会有只即不，加，通过减小晶粒尺寸到纳米级，纳米晶体材料将具有很高的蠕变速率和很大的形变量，这样就可能获得具有室温延展性陶瓷和扩散蠕变的纯金属。

　　近几年的实验结果与理论预测不符。大多数纳米金属样品都很脆，室温拉伸塑性差，扩散蠕变速率也非常低。其原因是由于纳米样品在制备过程中容易引入微孔隙污染界面弱连接等缺陷，这些缺陷可能成为变形过程中的裂纹源〃可纳米粒子的纯度和晶体结构的完美性也是影响纳米金属样品室温超塑延展性的重要因素。近期，卢柯研究员领导的研究小组利用电解沉积技术成功地制备出高密度高纯度的维块状纳米晶体1样。该样品的平均晶粒尺寸为28±3，平均微观应变为，3.在室温条件下冷乳，首次发现纳米纯金属1的超塑延展性延伸率超过5 100，13等人认为除纳米铜外，其他纳米粒子也同样具有超塑延展If由以上分析可知，如果将材料的晶粒尺寸减小到纳米量级，那么材料将会在很低的温度下发生扩散蠕变，并会有很好的塑性变形能九纳米粒，室温超塑延展性由以下的因素决定纳米粒子晶体结构的完美程度。纳米粒于的粒社载荷的人小等。据此可以预测在纳米粒子作为添加剂用于改善润滑油的摩撺磨损性能的规汴如下纳米粒广的纯度越晶体结构越完美。则其室温超塑延展性越好，因而作为润滑油添加齐改片润滑汕的摩擦磨损性能的效果越好。

　　纳米粒子的粒径越小，其室温超塑延展性就越佳，则为添加剂改方润沿油的摩擦磨损忭能的效果越好。

　　纳米粒子有超过在定的载荷7才能衣现出超塑延展性，因此作为添加剂改善润滑油摩擦磨损性能的效果在较高载荷下现明显。

　　纳米粒子的超塑延展性不仅适用于铜，还适用于其他金属和合金，可其他纳米粒子作为添加剂也可以改善润滑油摩擦磨损性能。

　　3扩散蠕变机理的实验验证当材料的晶粒尺寸减小到纳米量级时，扩散蠕货就成了塑性形变的主导机制。因此纳米粒子很好的塑性变形能力也就是说在相，低的，1影响材料超塑延展性面利用目前的最新研宄成果分别证明根据扩散螺变机理作出的推论。王九陈波水12等采用液相法制备了纳米粒子，并对该粒子在润滑油中，加入润滑油中能极大地提高基础油的抗磨减摩性能。夏延秋金寿曰切等在河500型环块摩指磨损试验机上研允丁纳米级金屈粉8直径在105，加入到矿物油中的润滑性能。实验明，加有纳米级金属粉的润滑油现出优良的抗磨性能。崔作林14利用200型磨损试验机研究了铜纳米粒子加入到润滑油中的摩擦磨损性能，实验明，加入铜纳米粒子的润滑油现出良好的抗磨性能。由以上纳米粒子作为润滑油添加剂的最新研宄成果验证了纳米粒子由于具有超塑延展性，作为润滑油添加剂可以显著改善润滑油的摩擦磨损性能。在特定的摩擦学系统条件，纳米粒广粒径的大小付润滑剂的摩，系数也会产生较人出响余让尘将透，屯镜分析结果与摩擦试验结果综合分析可得摩擦系数与纳米粒子粒径之间的关系。实验明，纳米粒子粒径有较佳的尺寸范围，在该范围内，其润滑效果极明显，有眷普迪润滑剂所不只备的优异性能，在该范围以外其效果不明显。总的来看，纳米粒子的粒径越小，超塑延展性就越好，则摩擦系数越小，改善润滑油的摩擦磨损性能越好。

　　夏延秋金寿日13等在，1500型环块摩擦磨损试验机上进行试验。通过主轴旋转使试环在试块上转动。定期测试摩撩系数和磨损试。实验粉的润滑汕基础汕相比摩察系数相差+大。在较高载荷下100140，加入纳米粒子添加剂纳米粒子只有在定的载荷下才能现出超塑延展性，因此在相对较高的负载下与基础油相比展现出优良的润滑效果这理论分析结果相致。

作者：佚名　　来源：中国润滑油网