由于納米材料具有比表面積大、擴(kuò)散性好、易燒結(jié)、熔點(diǎn)低等特性，因此以納米材料為基礎(chǔ)制備的新型潤(rùn)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(duì)摩擦表面進(jìn)行一定程度的填補(bǔ)和修復(fù)，起到自修復(fù)作用。納米粒子因粒度小而更容易進(jìn)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(fù)作用，或者通過(guò)摩擦化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)表面修復(fù)。納米粒子以類似膠體的形式分散在油中，當(dāng)潤(rùn)滑油泄漏時(shí)可以沉淀在滑動(dòng)表面，在緊急情況下起到滑動(dòng)作用11-7. 1試驗(yàn)部分1.1儀器設(shè)備度分析，JY92-n超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)，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(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，金相顯微鏡。

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

　　粒度分布，為無(wú)機(jī)復(fù)合顆粒SEM照片及粒度分布圖。由可知，加入分散劑經(jīng)過(guò)超聲波納米粉碎機(jī)加工后。該復(fù)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(jī)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(jī)可以制備出大部分粒度小于100nm的無(wú)機(jī)納米粉體；在制備過(guò)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(rùn)滑條件下進(jìn)行30min摩擦試驗(yàn)，因?yàn)镸S顆粒太大，在摩擦副表面不但沒能起到修復(fù)試驗(yàn)條件為392N，1450r/mi.30mil后，卸下鋼作用，反而破壞潤(rùn)滑膜使磨痕增大。

　　態(tài)自修復(fù)沉積1機(jī)制0來(lái)e，J即ha在藤表面Publisli直徑越大說(shuō)明試驗(yàn)中鋼球的磨損越嚴(yán)重礎(chǔ)油測(cè)無(wú)機(jī)復(fù)合顆粒SEM照片及粒度分布。3摩擦磨損試驗(yàn)研究摩擦試驗(yàn)基礎(chǔ)油為SF15W/30機(jī)油。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)同為0.10%的納米復(fù)合礦物與納米A妁3、SW納米粉分別加入到代號(hào)為A的基礎(chǔ)油中配成試驗(yàn)樣品油，樣品油代號(hào)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(yàn)采用四球試驗(yàn)法，試驗(yàn)所用鋼球按照GB/30889制造，GCr15二級(jí)鋼球，直徑12.7叫硬度為HRC 6466=試驗(yàn)前把鋼球及試驗(yàn)臺(tái)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(shí)把基礎(chǔ)油換為添加了復(fù)合礦物納米粉體的MF潤(rùn)滑油，再進(jìn)行30min摩擦試驗(yàn)，重復(fù)上面操作，依次用MF、MA、MS作摩擦試驗(yàn)。

　　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(duì)照表潤(rùn)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(wú)機(jī)復(fù)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(rùn)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(guò)程中，經(jīng)過(guò)測(cè)試知道SjKAlO，納米粉的粒徑偏大。在MF中，試球出現(xiàn)了負(fù)磨損（即增重）現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可以用“動(dòng)既存在著摩擦副表面物質(zhì)磨損的過(guò)程，同時(shí)也存在納米粒子向摩擦副表面沉積的過(guò)程，即自修復(fù)過(guò)程。當(dāng)磨損速度大于沉積速度時(shí)，表現(xiàn)為磨損；當(dāng)磨損速度小于沉積速度時(shí)，表現(xiàn)為負(fù)磨損。由于納米粒子的粒徑和質(zhì)量很小，所以沉積過(guò)程很緩慢，如果試驗(yàn)時(shí)施加高載荷和高速度就會(huì)使磨損速度很快，納米粒子的自修復(fù)沉淀效應(yīng)就會(huì)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(huì)出現(xiàn)負(fù)磨損。

　　2.2被摩擦表面金相顯微分析6分別是基礎(chǔ)潤(rùn)滑油的摩擦表面和MF、MA、MS潤(rùn)滑的摩擦表面光學(xué)顯微圖片。從圖中可以看出，基礎(chǔ)油的摩擦表面劃痕當(dāng)中沒有被其它物質(zhì)填補(bǔ)。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(shuō)明確實(shí)發(fā)生了自修復(fù)。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(fù)膜能夠在摩擦后以固態(tài)存在，修復(fù)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(dǎo)致的一個(gè)新結(jié)果。MS 2.3磨痕直徑分析在金相顯微鏡下觀察，在計(jì)算機(jī)上捕捉圖像，在磨痕延伸方向測(cè)量磨痕長(zhǎng)度。磨斑形貌如~10所示。由圖中可以看出MF、MA潤(rùn)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(shuō)明磨斑出自于磨損而非彈性形變，因此，以上結(jié)果證實(shí)在基礎(chǔ)油中加入一定量的SO.、MgO、AtOg復(fù)合無(wú)機(jī)納米顆粒可提高其抗磨損性能。MS潤(rùn)滑條件下磨班直徑（843.1Lm）比基礎(chǔ)油的稍大，說(shuō)明制備的SiN4顆粒抗磨損效果不明顯。

　　MA潤(rùn)滑下磨斑形貌0MS潤(rùn)滑下磨斑形貌在含納米顆粒潤(rùn)滑油四球試驗(yàn)的磨斑形貌圖中，其中一些黑點(diǎn)可能是銹，因?yàn)殇撉蚪?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(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試鋼球摩擦因數(shù)，其摩擦因數(shù)計(jì)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(yàn)中測(cè)量摩擦力矩，由公式計(jì)算出摩擦因數(shù)。

　　1給出了試樣摩擦因數(shù)隨試驗(yàn)時(shí)間的關(guān)系曲線（潤(rùn)滑劑分別為A、MA、MF、MS）有納米顆粒的潤(rùn)滑油，在前10mil內(nèi)摩擦因數(shù)都有降低，以MF潤(rùn)滑作用最為明顯；而對(duì)于后20min添加有復(fù)合納米顆粒的潤(rùn)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(fù)合納米顆粒能起到有效的減摩作用。在邊界潤(rùn)滑動(dòng)表面在剪切應(yīng)力作用下產(chǎn)生彈性和塑性變形，同時(shí)在塑性變形層內(nèi)生成大量晶格位錯(cuò)。隨著摩擦?xí)r間的延長(zhǎng)，起源于塑性變形層中心的接觸疲勞裂紋擴(kuò)展到次表層，從而導(dǎo)致摩擦表面出現(xiàn)凹陷、壓痕、斑點(diǎn)和屑片剝落，引發(fā)表面磨損。分散于潤(rùn)滑油中的納米顆粒由于其納米尺寸效應(yīng)，在一定溫度下可滲入到摩擦表面形成極薄的邊界潤(rùn)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(rùn)滑油中，抗磨減摩綜合性能最好。

　　3結(jié)論該試驗(yàn)所用原料在超聲波納米粉碎機(jī)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?cè)谀Σ粮遍g將起到支撐負(fù)荷的“滾珠軸承”作用而提高潤(rùn)滑油膜的抗磨性。

　　當(dāng)?shù)翴號(hào)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、叔丁醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，幾種無(wú)機(jī)納米粒子在基礎(chǔ)油中具有明顯的分散、懸浮效果，無(wú)粘壁現(xiàn)象，沉淀量很少，輕微搖動(dòng)后，少量沉淀重新分散。同時(shí)當(dāng)攪拌溫度為80°C，攪拌時(shí)間為60min納米粒子分散效果最好。

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

　　由于納米材料具有比表面積大、擴(kuò)散性好、易燒結(jié)、熔點(diǎn)低等特性，因此以納米材料為基礎(chǔ)制備的新型潤(rùn)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(duì)摩擦表面進(jìn)行一定程度的填補(bǔ)和修復(fù)，起到自修復(fù)作用。納米粒子因粒度小而更容易進(jìn)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(fù)作用，或者通過(guò)摩擦化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)表面修復(fù)。納米粒子以類似膠體的形式分散在油中，當(dāng)潤(rùn)滑油泄漏時(shí)可以沉淀在滑動(dòng)表面，在緊急情況下起到滑動(dòng)作用11-7. 1試驗(yàn)部分1.1儀器設(shè)備度分析，JY92-n超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)，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(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，金相顯微鏡。

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

　　粒度分布，為無(wú)機(jī)復(fù)合顆粒SEM照片及粒度分布圖。由可知，加入分散劑經(jīng)過(guò)超聲波納米粉碎機(jī)加工后。該復(fù)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(jī)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(jī)可以制備出大部分粒度小于100nm的無(wú)機(jī)納米粉體；在制備過(guò)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(rùn)滑條件下進(jìn)行30min摩擦試驗(yàn)，因?yàn)镸S顆粒太大，在摩擦副表面不但沒能起到修復(fù)試驗(yàn)條件為392N，1450r/mi.30mil后，卸下鋼作用，反而破壞潤(rùn)滑膜使磨痕增大。

　　態(tài)自修復(fù)沉積1機(jī)制0來(lái)e，J即ha在藤表面Publisli直徑越大說(shuō)明試驗(yàn)中鋼球的磨損越嚴(yán)重礎(chǔ)油測(cè)無(wú)機(jī)復(fù)合顆粒SEM照片及粒度分布。3摩擦磨損試驗(yàn)研究摩擦試驗(yàn)基礎(chǔ)油為SF15W/30機(jī)油。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)同為0.10%的納米復(fù)合礦物與納米A妁3、SW納米粉分別加入到代號(hào)為A的基礎(chǔ)油中配成試驗(yàn)樣品油，樣品油代號(hào)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(yàn)采用四球試驗(yàn)法，試驗(yàn)所用鋼球按照GB/30889制造，GCr15二級(jí)鋼球，直徑12.7叫硬度為HRC 6466=試驗(yàn)前把鋼球及試驗(yàn)臺(tái)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(shí)把基礎(chǔ)油換為添加了復(fù)合礦物納米粉體的MF潤(rùn)滑油，再進(jìn)行30min摩擦試驗(yàn)，重復(fù)上面操作，依次用MF、MA、MS作摩擦試驗(yàn)。

　　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(duì)照表潤(rùn)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(wú)機(jī)復(fù)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(rùn)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(guò)程中，經(jīng)過(guò)測(cè)試知道SjKAlO，納米粉的粒徑偏大。在MF中，試球出現(xiàn)了負(fù)磨損（即增重）現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可以用“動(dòng)既存在著摩擦副表面物質(zhì)磨損的過(guò)程，同時(shí)也存在納米粒子向摩擦副表面沉積的過(guò)程，即自修復(fù)過(guò)程。當(dāng)磨損速度大于沉積速度時(shí)，表現(xiàn)為磨損；當(dāng)磨損速度小于沉積速度時(shí)，表現(xiàn)為負(fù)磨損。由于納米粒子的粒徑和質(zhì)量很小，所以沉積過(guò)程很緩慢，如果試驗(yàn)時(shí)施加高載荷和高速度就會(huì)使磨損速度很快，納米粒子的自修復(fù)沉淀效應(yīng)就會(huì)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(huì)出現(xiàn)負(fù)磨損。

　　2.2被摩擦表面金相顯微分析6分別是基礎(chǔ)潤(rùn)滑油的摩擦表面和MF、MA、MS潤(rùn)滑的摩擦表面光學(xué)顯微圖片。從圖中可以看出，基礎(chǔ)油的摩擦表面劃痕當(dāng)中沒有被其它物質(zhì)填補(bǔ)。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(shuō)明確實(shí)發(fā)生了自修復(fù)。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(fù)膜能夠在摩擦后以固態(tài)存在，修復(fù)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(dǎo)致的一個(gè)新結(jié)果。MS 2.3磨痕直徑分析在金相顯微鏡下觀察，在計(jì)算機(jī)上捕捉圖像，在磨痕延伸方向測(cè)量磨痕長(zhǎng)度。磨斑形貌如~10所示。由圖中可以看出MF、MA潤(rùn)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(shuō)明磨斑出自于磨損而非彈性形變，因此，以上結(jié)果證實(shí)在基礎(chǔ)油中加入一定量的SO.、MgO、AtOg復(fù)合無(wú)機(jī)納米顆粒可提高其抗磨損性能。MS潤(rùn)滑條件下磨班直徑（843.1Lm）比基礎(chǔ)油的稍大，說(shuō)明制備的SiN4顆粒抗磨損效果不明顯。

　　MA潤(rùn)滑下磨斑形貌0MS潤(rùn)滑下磨斑形貌在含納米顆粒潤(rùn)滑油四球試驗(yàn)的磨斑形貌圖中，其中一些黑點(diǎn)可能是銹，因?yàn)殇撉蚪?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(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)測(cè)試鋼球摩擦因數(shù)，其摩擦因數(shù)計(jì)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(yàn)中測(cè)量摩擦力矩，由公式計(jì)算出摩擦因數(shù)。

　　1給出了試樣摩擦因數(shù)隨試驗(yàn)時(shí)間的關(guān)系曲線（潤(rùn)滑劑分別為A、MA、MF、MS）有納米顆粒的潤(rùn)滑油，在前10mil內(nèi)摩擦因數(shù)都有降低，以MF潤(rùn)滑作用最為明顯；而對(duì)于后20min添加有復(fù)合納米顆粒的潤(rùn)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(fù)合納米顆粒能起到有效的減摩作用。在邊界潤(rùn)滑動(dòng)表面在剪切應(yīng)力作用下產(chǎn)生彈性和塑性變形，同時(shí)在塑性變形層內(nèi)生成大量晶格位錯(cuò)。隨著摩擦?xí)r間的延長(zhǎng)，起源于塑性變形層中心的接觸疲勞裂紋擴(kuò)展到次表層，從而導(dǎo)致摩擦表面出現(xiàn)凹陷、壓痕、斑點(diǎn)和屑片剝落，引發(fā)表面磨損。分散于潤(rùn)滑油中的納米顆粒由于其納米尺寸效應(yīng)，在一定溫度下可滲入到摩擦表面形成極薄的邊界潤(rùn)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(rùn)滑油中，抗磨減摩綜合性能最好。

　　3結(jié)論該試驗(yàn)所用原料在超聲波納米粉碎機(jī)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?cè)谀Σ粮遍g將起到支撐負(fù)荷的“滾珠軸承”作用而提高潤(rùn)滑油膜的抗磨性。

　　當(dāng)?shù)翴號(hào)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、叔丁醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí)，幾種無(wú)機(jī)納米粒子在基礎(chǔ)油中具有明顯的分散、懸浮效果，無(wú)粘壁現(xiàn)象，沉淀量很少，輕微搖動(dòng)后，少量沉淀重新分散。同時(shí)當(dāng)攪拌溫度為80°C，攪拌時(shí)間為60min納米粒子分散效果最好。

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