由于納米材料具有比表面積大、擴散性好、易燒結(jié)、熔點低等特性，因此以納米材料為基礎(chǔ)制備的新型潤滑材料不僅可以在摩擦表面形成一層易剪切的薄膜，降低摩擦因數(shù)，而且可以對摩擦表面進行一定程度的填補和修復，起到自修復作用。納米粒子因粒度小而更容易進入摩擦表面，可能形成更厚的表面膜，使摩擦副表面能更好地分離，提高抗磨減摩效果。納米粒子還因其較高的表面活性，直接吸附到零件的劃痕或微坑處起到修復作用，或者通過摩擦化學反應產(chǎn)物實現(xiàn)表面修復。納米粒子以類似膠體的形式分散在油中，當潤滑油泄漏時可以沉淀在滑動表面，在緊急情況下起到滑動作用11-7. 1試驗部分1.1儀器設備度分析，JY92-n超聲波細胞粉碎機，S~2500掃描電子顯微鏡；85~2型恒溫磁力攪拌器，MMW-1型立式萬能摩擦磨損試驗機，金相顯微鏡。

　　1.2納米粒子的制備利用超聲波納米粉碎機對復合粉體（S（2、MgD、Al3等）原料進行加工。分散劑選用德I號與叔丁醇；將復合顆粒、德I號、叔丁醇三者質(zhì)量比按5：3：1配合。

　　粒度分布，為無機復合顆粒SEM照片及粒度分布圖。由可知，加入分散劑經(jīng)過超聲波納米粉碎機加工后。該復合顆粒的平均粒徑為81nm；中位粒徑為（a）可以看出，加入分散劑經(jīng)超聲波機械粉碎后，顆粒分散均勻，呈球狀分布；從（b）可看出，大部分顆粒集中在100nm以下。

　　綜合激光粒度分析與掃描電鏡分析可以得出：利用超聲波納米粉碎機可以制備出大部分粒度小于100nm的無機納米粉體；在制備過程中加入分散劑并施加超聲波，納米粉體分散效果良好，適合摩擦磨損試滌劑清洗Dmn后，用精度為0.mg的分析天平稱的摩擦表面劃痕與基礎(chǔ)油相比較有明顯加深，可能是重，而后在基礎(chǔ)油潤滑條件下進行30min摩擦試驗，因為MS顆粒太大，在摩擦副表面不但沒能起到修復試驗條件為392N，1450r/mi.30mil后，卸下鋼作用，反而破壞潤滑膜使磨痕增大。

　　態(tài)自修復沉積1機制0來e，J即ha在藤表面Publisli直徑越大說明試驗中鋼球的磨損越嚴重礎(chǔ)油測無機復合顆粒SEM照片及粒度分布。3摩擦磨損試驗研究摩擦試驗基礎(chǔ)油為SF15W/30機油。將質(zhì)量分數(shù)同為0.10%的納米復合礦物與納米A妁3、SW納米粉分別加入到代號為A的基礎(chǔ)油中配成試驗樣品油，樣品油代號分別為MF、MA、MS=AIO3納米粉平均粒徑為74im，Si3N4納米粉平均粒徑為100nm.試驗采用四球試驗法，試驗所用鋼球按照GB/30889制造，GCr15二級鋼球，直徑12.7叫硬度為HRC 6466=試驗前把鋼球及試驗臺用蒸餾水加洗球，用蒸餾水加洗滌劑超聲清洗。然后換上另一組鋼球，安裝好，同時把基礎(chǔ)油換為添加了復合礦物納米粉體的MF潤滑油，再進行30min摩擦試驗，重復上面操作，依次用MF、MA、MS作摩擦試驗。

　　2結(jié)果與討論2.1試球磨損量分析試球磨損量見表1所示。

　　表1磨損量對照表潤滑油磨損前質(zhì)量m|/g磨損后質(zhì)量m2/g磨損質(zhì)量A（基礎(chǔ)油）MF（在基礎(chǔ)油中加入無機復合納米粒子）MA（在基礎(chǔ)油中加入Alft納米粒子）MS（在基礎(chǔ)油上加入SiK納米粒子）由表1可以看出在基礎(chǔ)油中，試球磨損量較大。

　　潤滑油中加入AIA和S3納米粉后，試球磨損量有些不同，這與礦物的自身的抗磨性能有關(guān)，還與粉體的粒度有關(guān)。在粉體制備的過程中，經(jīng)過測試知道SjKAlO，納米粉的粒徑偏大。在MF中，試球出現(xiàn)了負磨損（即增重）現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可以用“動既存在著摩擦副表面物質(zhì)磨損的過程，同時也存在納米粒子向摩擦副表面沉積的過程，即自修復過程。當磨損速度大于沉積速度時，表現(xiàn)為磨損；當磨損速度小于沉積速度時，表現(xiàn)為負磨損。由于納米粒子的粒徑和質(zhì)量很小，所以沉積過程很緩慢，如果試驗時施加高載荷和高速度就會使磨損速度很快，納米粒子的自修復沉淀效應就會被掩蓋，因而在通常情況下普遍表現(xiàn)為磨損，但在特殊情況下會出現(xiàn)負磨損。

　　2.2被摩擦表面金相顯微分析6分別是基礎(chǔ)潤滑油的摩擦表面和MF、MA、MS潤滑的摩擦表面光學顯微圖片。從圖中可以看出，基礎(chǔ)油的摩擦表面劃痕當中沒有被其它物質(zhì)填補。而MF、MA的摩擦表面有明顯的沉積層存在，很多劃痕中間被沉積物質(zhì)所填平，這說明確實發(fā)生了自修復。大量納米粒子沉積膜的存在正是摩擦增重的根本原因。由此可見，自修復膜能夠在摩擦后以固態(tài)存在，修復摩擦表面凹痕，并使摩擦副表面材料發(fā)生質(zhì)量的增加。這是摩擦所導致的一個新結(jié)果。MS 2.3磨痕直徑分析在金相顯微鏡下觀察，在計算機上捕捉圖像，在磨痕延伸方向測量磨痕長度。磨斑形貌如~10所示。由圖中可以看出MF、MA潤滑下磨斑直徑724.6Lm）明顯小于基礎(chǔ)油的磨斑直徑（838.9Lm），降低幅度為13.62%.磨1摩擦因數(shù)分析圖試的磨斑形貌如所示，犁溝的存在說明磨斑出自于磨損而非彈性形變，因此，以上結(jié)果證實在基礎(chǔ)油中加入一定量的SO.、MgO、AtOg復合無機納米顆?？商岣咂淇鼓p性能。MS潤滑條件下磨班直徑（843.1Lm）比基礎(chǔ)油的稍大，說明制備的SiN4顆?？鼓p效果不明顯。

　　MA潤滑下磨斑形貌0MS潤滑下磨斑形貌在含納米顆粒潤滑油四球試驗的磨斑形貌圖中，其中一些黑點可能是銹，因為鋼球經(jīng)超聲波在水中清洗后極易生銹。

　　2.4摩擦因數(shù)分析用MMW-1型立式萬能摩擦磨損試驗機測試鋼球摩擦因數(shù)，其摩擦因數(shù)計算公式為：其中。L為摩擦因數(shù)；T為摩擦力矩；P為施加載荷在試驗中測量摩擦力矩，由公式計算出摩擦因數(shù)。

　　1給出了試樣摩擦因數(shù)隨試驗時間的關(guān)系曲線（潤滑劑分別為A、MA、MF、MS）有納米顆粒的潤滑油，在前10mil內(nèi)摩擦因數(shù)都有降低，以MF潤滑作用最為明顯；而對于后20min添加有復合納米顆粒的潤滑油與基礎(chǔ)油的相比，摩擦因數(shù)逐漸穩(wěn)定在0.075左右，這表明分散于基礎(chǔ)油中的復合納米顆粒能起到有效的減摩作用。在邊界潤滑動表面在剪切應力作用下產(chǎn)生彈性和塑性變形，同時在塑性變形層內(nèi)生成大量晶格位錯。隨著摩擦時間的延長，起源于塑性變形層中心的接觸疲勞裂紋擴展到次表層，從而導致摩擦表面出現(xiàn)凹陷、壓痕、斑點和屑片剝落，引發(fā)表面磨損。分散于潤滑油中的納米顆粒由于其納米尺寸效應，在一定溫度下可滲入到摩擦表面形成極薄的邊界潤滑膜，它不僅能夠阻止摩擦表面之間的直接接觸，而且擁有很高的承載能力。

　　能，分析其球磨損量、摩擦副表面形貌、磨痕直徑與摩擦因數(shù)等性能參數(shù)，可以得出MF在3種添加了納米粒子的潤滑油中，抗磨減摩綜合性能最好。

　　3結(jié)論該試驗所用原料在超聲波納米粉碎機粉碎后，其顆粒粒徑范圍經(jīng)激光粒度分析儀及掃描電鏡分析基本處在40100且形貌為球形狀，它們在摩擦副間將起到支撐負荷的“滾珠軸承”作用而提高潤滑油膜的抗磨性。

　　當?shù)翴號的質(zhì)量分數(shù)為3%、叔丁醇的質(zhì)量分數(shù)為1%時，幾種無機納米粒子在基礎(chǔ)油中具有明顯的分散、懸浮效果，無粘壁現(xiàn)象，沉淀量很少，輕微搖動后，少量沉淀重新分散。同時當攪拌溫度為80°C，攪拌時間為60min納米粒子分散效果最好。

　　制備出的無機復合納米粒子具有極好的抗磨效果；摩擦因數(shù)在相同測試條件下降低了21.1%；同時出現(xiàn)了負磨損現(xiàn)象，納米粒子在摩擦副表面起到了修復作用；磨痕直徑由基礎(chǔ)油的838.9Lm降低到MF潤滑下的709.4Lm，降低了15.44%.

　　由于納米材料具有比表面積大、擴散性好、易燒結(jié)、熔點低等特性，因此以納米材料為基礎(chǔ)制備的新型潤滑材料不僅可以在摩擦表面形成一層易剪切的薄膜，降低摩擦因數(shù)，而且可以對摩擦表面進行一定程度的填補和修復，起到自修復作用。納米粒子因粒度小而更容易進入摩擦表面，可能形成更厚的表面膜，使摩擦副表面能更好地分離，提高抗磨減摩效果。納米粒子還因其較高的表面活性，直接吸附到零件的劃痕或微坑處起到修復作用，或者通過摩擦化學反應產(chǎn)物實現(xiàn)表面修復。納米粒子以類似膠體的形式分散在油中，當潤滑油泄漏時可以沉淀在滑動表面，在緊急情況下起到滑動作用11-7. 1試驗部分1.1儀器設備度分析，JY92-n超聲波細胞粉碎機，S~2500掃描電子顯微鏡；85~2型恒溫磁力攪拌器，MMW-1型立式萬能摩擦磨損試驗機，金相顯微鏡。

　　1.2納米粒子的制備利用超聲波納米粉碎機對復合粉體（S（2、MgD、Al3等）原料進行加工。分散劑選用德I號與叔丁醇；將復合顆粒、德I號、叔丁醇三者質(zhì)量比按5：3：1配合。

　　粒度分布，為無機復合顆粒SEM照片及粒度分布圖。由可知，加入分散劑經(jīng)過超聲波納米粉碎機加工后。該復合顆粒的平均粒徑為81nm；中位粒徑為（a）可以看出，加入分散劑經(jīng)超聲波機械粉碎后，顆粒分散均勻，呈球狀分布；從（b）可看出，大部分顆粒集中在100nm以下。

　　綜合激光粒度分析與掃描電鏡分析可以得出：利用超聲波納米粉碎機可以制備出大部分粒度小于100nm的無機納米粉體；在制備過程中加入分散劑并施加超聲波，納米粉體分散效果良好，適合摩擦磨損試滌劑清洗Dmn后，用精度為0.mg的分析天平稱的摩擦表面劃痕與基礎(chǔ)油相比較有明顯加深，可能是重，而后在基礎(chǔ)油潤滑條件下進行30min摩擦試驗，因為MS顆粒太大，在摩擦副表面不但沒能起到修復試驗條件為392N，1450r/mi.30mil后，卸下鋼作用，反而破壞潤滑膜使磨痕增大。

　　態(tài)自修復沉積1機制0來e，J即ha在藤表面Publisli直徑越大說明試驗中鋼球的磨損越嚴重礎(chǔ)油測無機復合顆粒SEM照片及粒度分布。3摩擦磨損試驗研究摩擦試驗基礎(chǔ)油為SF15W/30機油。將質(zhì)量分數(shù)同為0.10%的納米復合礦物與納米A妁3、SW納米粉分別加入到代號為A的基礎(chǔ)油中配成試驗樣品油，樣品油代號分別為MF、MA、MS=AIO3納米粉平均粒徑為74im，Si3N4納米粉平均粒徑為100nm.試驗采用四球試驗法，試驗所用鋼球按照GB/30889制造，GCr15二級鋼球，直徑12.7叫硬度為HRC 6466=試驗前把鋼球及試驗臺用蒸餾水加洗球，用蒸餾水加洗滌劑超聲清洗。然后換上另一組鋼球，安裝好，同時把基礎(chǔ)油換為添加了復合礦物納米粉體的MF潤滑油，再進行30min摩擦試驗，重復上面操作，依次用MF、MA、MS作摩擦試驗。

　　2結(jié)果與討論2.1試球磨損量分析試球磨損量見表1所示。

　　表1磨損量對照表潤滑油磨損前質(zhì)量m|/g磨損后質(zhì)量m2/g磨損質(zhì)量A（基礎(chǔ)油）MF（在基礎(chǔ)油中加入無機復合納米粒子）MA（在基礎(chǔ)油中加入Alft納米粒子）MS（在基礎(chǔ)油上加入SiK納米粒子）由表1可以看出在基礎(chǔ)油中，試球磨損量較大。

　　潤滑油中加入AIA和S3納米粉后，試球磨損量有些不同，這與礦物的自身的抗磨性能有關(guān)，還與粉體的粒度有關(guān)。在粉體制備的過程中，經(jīng)過測試知道SjKAlO，納米粉的粒徑偏大。在MF中，試球出現(xiàn)了負磨損（即增重）現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可以用“動既存在著摩擦副表面物質(zhì)磨損的過程，同時也存在納米粒子向摩擦副表面沉積的過程，即自修復過程。當磨損速度大于沉積速度時，表現(xiàn)為磨損；當磨損速度小于沉積速度時，表現(xiàn)為負磨損。由于納米粒子的粒徑和質(zhì)量很小，所以沉積過程很緩慢，如果試驗時施加高載荷和高速度就會使磨損速度很快，納米粒子的自修復沉淀效應就會被掩蓋，因而在通常情況下普遍表現(xiàn)為磨損，但在特殊情況下會出現(xiàn)負磨損。

　　2.2被摩擦表面金相顯微分析6分別是基礎(chǔ)潤滑油的摩擦表面和MF、MA、MS潤滑的摩擦表面光學顯微圖片。從圖中可以看出，基礎(chǔ)油的摩擦表面劃痕當中沒有被其它物質(zhì)填補。而MF、MA的摩擦表面有明顯的沉積層存在，很多劃痕中間被沉積物質(zhì)所填平，這說明確實發(fā)生了自修復。大量納米粒子沉積膜的存在正是摩擦增重的根本原因。由此可見，自修復膜能夠在摩擦后以固態(tài)存在，修復摩擦表面凹痕，并使摩擦副表面材料發(fā)生質(zhì)量的增加。這是摩擦所導致的一個新結(jié)果。MS 2.3磨痕直徑分析在金相顯微鏡下觀察，在計算機上捕捉圖像，在磨痕延伸方向測量磨痕長度。磨斑形貌如~10所示。由圖中可以看出MF、MA潤滑下磨斑直徑724.6Lm）明顯小于基礎(chǔ)油的磨斑直徑（838.9Lm），降低幅度為13.62%.磨1摩擦因數(shù)分析圖試的磨斑形貌如所示，犁溝的存在說明磨斑出自于磨損而非彈性形變，因此，以上結(jié)果證實在基礎(chǔ)油中加入一定量的SO.、MgO、AtOg復合無機納米顆粒可提高其抗磨損性能。MS潤滑條件下磨班直徑（843.1Lm）比基礎(chǔ)油的稍大，說明制備的SiN4顆?？鼓p效果不明顯。

　　MA潤滑下磨斑形貌0MS潤滑下磨斑形貌在含納米顆粒潤滑油四球試驗的磨斑形貌圖中，其中一些黑點可能是銹，因為鋼球經(jīng)超聲波在水中清洗后極易生銹。

　　2.4摩擦因數(shù)分析用MMW-1型立式萬能摩擦磨損試驗機測試鋼球摩擦因數(shù)，其摩擦因數(shù)計算公式為：其中。L為摩擦因數(shù)；T為摩擦力矩；P為施加載荷在試驗中測量摩擦力矩，由公式計算出摩擦因數(shù)。

　　1給出了試樣摩擦因數(shù)隨試驗時間的關(guān)系曲線（潤滑劑分別為A、MA、MF、MS）有納米顆粒的潤滑油，在前10mil內(nèi)摩擦因數(shù)都有降低，以MF潤滑作用最為明顯；而對于后20min添加有復合納米顆粒的潤滑油與基礎(chǔ)油的相比，摩擦因數(shù)逐漸穩(wěn)定在0.075左右，這表明分散于基礎(chǔ)油中的復合納米顆粒能起到有效的減摩作用。在邊界潤滑動表面在剪切應力作用下產(chǎn)生彈性和塑性變形，同時在塑性變形層內(nèi)生成大量晶格位錯。隨著摩擦時間的延長，起源于塑性變形層中心的接觸疲勞裂紋擴展到次表層，從而導致摩擦表面出現(xiàn)凹陷、壓痕、斑點和屑片剝落，引發(fā)表面磨損。分散于潤滑油中的納米顆粒由于其納米尺寸效應，在一定溫度下可滲入到摩擦表面形成極薄的邊界潤滑膜，它不僅能夠阻止摩擦表面之間的直接接觸，而且擁有很高的承載能力。

　　能，分析其球磨損量、摩擦副表面形貌、磨痕直徑與摩擦因數(shù)等性能參數(shù)，可以得出MF在3種添加了納米粒子的潤滑油中，抗磨減摩綜合性能最好。

　　3結(jié)論該試驗所用原料在超聲波納米粉碎機粉碎后，其顆粒粒徑范圍經(jīng)激光粒度分析儀及掃描電鏡分析基本處在40100且形貌為球形狀，它們在摩擦副間將起到支撐負荷的“滾珠軸承”作用而提高潤滑油膜的抗磨性。

　　當?shù)翴號的質(zhì)量分數(shù)為3%、叔丁醇的質(zhì)量分數(shù)為1%時，幾種無機納米粒子在基礎(chǔ)油中具有明顯的分散、懸浮效果，無粘壁現(xiàn)象，沉淀量很少，輕微搖動后，少量沉淀重新分散。同時當攪拌溫度為80°C，攪拌時間為60min納米粒子分散效果最好。

　　制備出的無機復合納米粒子具有極好的抗磨效果；摩擦因數(shù)在相同測試條件下降低了21.1%；同時出現(xiàn)了負磨損現(xiàn)象，納米粒子在摩擦副表面起到了修復作用；磨痕直徑由基礎(chǔ)油的838.9Lm降低到MF潤滑下的709.4Lm，降低了15.44%.