空间机械用液体润滑剂及其添加剂的真空摩擦学行为研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张松伟
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| 学位类别 | 理学博士 |
| 答辩日期 | 2014-05-28 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 胡丽天 |
| 关键词 | 真空 空间液体润滑剂 金属纳米颗粒 季鏻盐离子液体 Vacuum Liquid lubricants for space application Metallic nanoparticles Quaternary phosphonium-based ionic liquids |
| 学位专业 | 物理化学 |
| 中文摘要 | 本论文基于苛刻空间环境和航天器稳定、可靠、长效在轨运行对空间用液体润滑剂的要求，设计建造了国内首台真空四球摩擦试验机，利用此试验机系统考察了空间常用液体润滑剂的真空摩擦学性能。针对合成烃类润滑油在真空重载条件下的“瞬态高摩擦”现象，制备了金属纳米颗粒和季鏻盐类离子液体等一系列具有极低挥发且在基础油中溶解性良好的添加剂，并系统研究了添加剂减摩抗磨、消除瞬态高摩擦和减缓MACs降解作用的规律和作用机理。获得了如下主要研究结果： 1. 以标准四球摩擦试验机为基础，设计制造了国内首台VFBT-4000型真空四球摩擦试验机，可在不同真空度、气氛和温度条件下评价液体润滑剂及添加剂的摩擦磨损性能，试验机运行平稳，测量误差小，结果的重复性良好，精确度高。 2. 三种合成烃类润滑油在大气中的摩擦磨损性能均优于Z25和115#硅油，但真空和高纯氮气中，均表现出“瞬态高摩擦”现象，造成润滑油的加速降解，目前已在轻载空间运动机构上广泛应用；115#硅油表现出高摩擦低磨损特性，且在三种环境中抗磨性能均较好，可用于对摩擦副保护要求高的中低载荷空间运动机构；Z25表现出低摩擦高磨损特性，且在三种环境中减摩性能均较好，可用于对运转平稳性要求高的中高载荷空间运动机构。 3. 高真空环境中，Sn、Ag、Fe、Mo和W等五种金属纳米颗粒的加入能明显改善MACs的润滑效果，在最佳添加量条件下，Sn、Ag、Fe和Mo四种金属纳米颗粒均能够完全消除MACs的瞬态高摩擦现象，且具有减缓MACs的降解作用。然而，在大气和低真空等有氧环境中，五种金属纳米颗粒并未表现出抗磨减摩效果。 4. 采用化学还原方法制备的油酸表面修饰Ag纳米颗粒(OA-Ag)在弱极性或非极性溶剂中具有良好分散性，OA-Ag的加入能明显改善MACs的润滑效果，在最佳添加量(1 wt.%)条件下，OA-Ag能够消除MACs瞬态高摩擦现象，减缓了MACs的降解作用，延长基础油的使用寿命。高温(75 ℃)条件下，OA-Ag抗磨效果优异，能够降低磨损50%以上，但减摩效果不明显，且未能完全消除瞬态高摩擦现象。 5. 合成了一系列链长不同的季鏻盐磷酸酯和季鏻盐膦酸酯离子液体，发现同时满足阳离子具有三维立体结构、阴阳离子均具有较大的空间位阻、符合相似相溶原理等三个特征的离子液体一般具有较好的油溶性。将两种油溶性季鏻盐离子液体用作MACs添加剂时，表现出与离子液体相当或更加优异的润滑性能，能够完全消除MACs的瞬态高摩擦现象，阻止剧烈磨损的发生，延长MACs的使役寿命。 |
| 学科主题 | 材料科学与物理化学 |
| 公开日期 | 2014-11-25 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/6791]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张松伟. 空间机械用液体润滑剂及其添加剂的真空摩擦学行为研究[D]. 中国科学院大学. 2014. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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