自修复添加剂.pptVIP

自修复添加剂 润滑油自修复添加剂的提出 1957年伯韦尔（Burwell）按照磨损机理将磨损分为四大基本类型： 粘着磨损，磨料磨损、腐蚀磨损和表面疲劳磨损 为了减小磨损，可以通过以下途径实现： （1）减少或控制造成磨损的条件 （2）提高摩擦副的耐磨性能 （3）在磨损过程中形成新的补偿层补偿磨损 把具有以上作用的摩擦学系统称之为自修复系统，具有以上作用的润滑油添加剂称为自修复添加剂 自修复添加剂研究的意义与目的 摩擦过程的实质就是能量的消耗和材料的损耗过程，据估计，由于摩擦而损失了世界能源的50％ —70％。有摩擦就有磨损，而磨损则是材料报废的主要形式之一。据估计，80％的机器失效是由于零部件的磨损引起的。因此，为了达到延长机械使用寿命和节约材料降低成本这一目的，研发出一种带有自修复功能的润滑油添加剂具有重要的经济、军事意义。 摩擦自修复的类型 自修复的原理是在摩擦过程中，利用机械产生的摩擦作用、摩擦化学作用和摩擦电化学作用，摩擦副表面与润滑材料产生能量和物质交换，从而在摩擦表面上形成正机械梯度的金属保护膜、金属氧化物保护膜、有机聚合物膜、物理或化学吸附膜等，以补偿摩擦副的磨损与腐蚀，形成磨损自修复效应。自修复膜的产生既有抗磨、减摩作用，又有补偿磨损的作用。 摩擦成膜自修复大致分为四类： 一、铺展成膜自修复 二、共晶成膜自修复 三、沉积成膜自修复 四、选择性转移 原位摩擦化学自修复(ITCS) 其原理是特种添加剂与金属摩擦副产生物理和化学作用，从而在摩擦副纳米级或微米级厚度层内渗入或诱发产生新物质，使金属的微组织、微结构得到改善，从而改善金属的强度、硬度、塑性等，实现摩擦副的在线强化，提高摩擦副的承载能力和抗磨性能。 以上提及的自修复实际上是一种条件自修复，是在摩擦条件下通过润滑介质及环境的物理化学作用，在摩擦副表面形成吸附补偿层、物理沉积补偿层、化学转化膜补偿层或摩擦副表面改性来实现的一种自修复。摩擦是实现自修复的必要条件，添加剂是实现自修复的基础。 摩擦自适应修复 摩擦磨损中由于热、力、电、化学及材料等的非线性不可逆性交互作用，出现了一些自发形成的，在摩擦过程中会随着工作条件而调整的，摩擦系数和磨损率极低的表面自修复结构，呈现出一定条件、一定程度的自组织、自适应、自修复作用。 自修复添加剂的现状 随着抗磨减摩润滑添加剂的研究，为了使材料在摩擦过程中产生自动修复磨损表面的功能，国内的研究人员提出了研究具有自修复功能的润滑添加剂的设想，特别是纳米材料的发展应用，为摩擦磨损的原位动态自修复提供了新的途径 。分子尺寸可以达到纳米或几十纳米的大分子，当分子结构达到一定尺寸和复杂程度时，会出现自修复、自组合等特殊性质 。 金属纳米自修复添加剂 由于面心立方晶格结构纳米金属颗粒除具有小尺寸效应、表面效应、量子隧道效应等纳米颗粒所特有的性质外，还具有低熔点、各向同性、低剪切强度、温度适用范围广等特点，因此作为添加剂添加到润滑油中具有优异的抗磨、减摩、抗极压、自修复性能及环境友好等特性。 金属纳米自修复添加剂 一般软金属的剪切强度较低，在发生摩擦时软金属可能会在对偶材料表面形成转移膜，在软金属内部发生滑移，容易发生自修复行为。目前研究的软金属自修复添加剂主要包括铜、锡、铝、锌和银等，其中铜类材料自修复添加剂研究较多。 金属化合物纳米自修复添加剂 纳米金属化合物自修复添加剂的研究主要包括： (1)金属氧化物如TiO2、MgO、ZnO、Sn02等 (2)金属有机盐，如有机铜、有机钼、有机 铅等 (3)稀土氧化物和稀土氟化物。 金属化合物纳米自修复添加剂 中科院兰州化学物理研究所对Cu—DDP表面修饰纳米初步研究表明，粒径为15 nm的cu纳米颗粒在润滑油中的抗磨效果优于粒径为40 nm的Cu纳米颗粒。据此推测出，粒径较小的纳米颗粒作为润滑油添加剂在金属磨损表面的沉积及其对磨损表面的修复能力更强。 金属化合物纳米自修复添加剂 研究还发现使用粒径约为5 nm的Cu—DDP添加剂后的磨斑表面平整光滑，在光学显微镜下可看到磨痕表面沉积有一层紫红色的铜。分析认为，Cu—DDP添加剂在摩擦过程中沉积到摩擦表面，并且负荷越高沉积的量越大。 非金属化合物纳米自修复添加剂 研究表明，某些非金属化物如Si3N4 、 SiO2等纳米粒子具有良好的减摩抗磨性能，制备成复合纳米添加剂具有较好摩擦学性能和自修复性能。 非金属化合物纳米自修复添加剂