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201214760216木蟲(chóng) (著名寫手)
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[交流]
表面修飾片狀納米Cu粉的制備及其摩擦學(xué)性能
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如需原文，請(qǐng)私信郵箱，并回復(fù)220620 一句話導(dǎo)讀 以硬脂酸為過(guò)程處理劑，采用等離子球磨制備表面修飾片狀納米Cu粉，使片狀納米Cu粉體表面吸附并化學(xué)鍵合了非極性基團(tuán)，Cu粉獲得親油疏水表面特性。在高載荷、高轉(zhuǎn)速工況下，片狀納米Cu粉顯示出良好的減摩自修復(fù)效果，有效提高了潤(rùn)滑油的極壓抗磨性能。 制備方法 將Cu原始粉末與3wt%硬脂酸混合均勻，磨罐內(nèi)的氣氛為1bar的高純Ar氣，經(jīng)等離子球磨5h后取粉，制備得到表面修飾片狀納米Cu粉。 結(jié)果與分析 圖１ Cu粉體的SEM圖像 （ａ）原始銅粉;（ｂ）等離子球磨5h 圖2 片狀納米Cu粉的TEM圖像 經(jīng)等離子球磨得到的片狀納米Cu粉的厚度在20nｍ左右，晶粒尺寸在15ｎｍ 左右，說(shuō)明球磨導(dǎo)致了Cu的晶粒尺寸減小和晶格畸變?cè)龃�。另外，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氧化和污染現(xiàn)象。 圖3 硬脂酸（ａ）和片狀納米Ｃｕ粉（ｂ）的紅外吸收光譜 由圖3結(jié)果可得在球磨過(guò)程中，由于等離子體的協(xié)同作用，硬脂酸發(fā)生裂解、氣化或電離等變化，C=O鍵發(fā)生斷裂并與活性極大的片狀納米Cu粉表面形成Cu-O鍵。即硬脂酸以Cu-O鍵的形式與銅核之間形成了穩(wěn)定的化學(xué)鍵合，而非普通球磨產(chǎn)生簡(jiǎn)單的物理或者化學(xué)吸附來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)粉體的表面改性。等離子球磨制備的片狀Cu粉親油化度測(cè)定為37.5%，而利用普通球磨5h制備的硬脂酸修飾Cu粉的親油化度僅為28.5%。可見(jiàn)經(jīng)過(guò)等離子球磨后，硬脂酸表面修飾的效果更好，改性后的片狀納米Cu粉體表面吸附或化學(xué)鍵合了非極性長(zhǎng)鏈基團(tuán)，這些基團(tuán)展露在外能與其他有機(jī)介質(zhì)親和，降低界面張力，Cu粉由親水疏油性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油疏水性。 圖4 100N和200N載荷下基礎(chǔ)油和復(fù)合油的摩擦因數(shù)及磨損失重 由圖4可知，同等載荷下復(fù)合油的摩擦因數(shù)均小于基礎(chǔ)油，當(dāng)載荷增加，基礎(chǔ)油的承載能力不足導(dǎo)致摩擦副的真實(shí)接觸面積增大，使得摩擦因數(shù)增加，而復(fù)合油中的片狀納米Ｃｕ粉具有良好的減摩效應(yīng)，同時(shí)又可以提高基礎(chǔ)油的承載能力，因此復(fù)合油的摩擦因數(shù)反而減小。同等載荷下基礎(chǔ)油中試樣的磨損失重均大于復(fù)合油，且當(dāng)載荷增加時(shí)，復(fù)合油中的磨損失重反減不增，在90min時(shí)試樣出現(xiàn)“負(fù)磨損”現(xiàn)象，即在高載荷工況下，復(fù)合油發(fā)揮了一定的自修復(fù)效果。 圖5 100N和200N載荷下的磨痕形貌（ａ）100N基礎(chǔ)油；（ｂ）100N復(fù)合油；（ｃ）200N基礎(chǔ)油；（ｄ）200N復(fù)合油 由圖5可見(jiàn)，在100N載荷下，基礎(chǔ)油中摩擦副表面的犁溝磨痕比復(fù)合油中的更寬更深。當(dāng)載荷增加到200N時(shí)，基礎(chǔ)油潤(rùn)滑的試樣表面溝壑進(jìn)一步加寬加深，并且出現(xiàn)明顯的磨粒剝落，但200N復(fù)合油中的試樣表面磨痕反而細(xì)化，整個(gè)表面顯得更為平整。表明片狀納米Cu復(fù)合潤(rùn)滑油在高載荷時(shí)具有更佳的減摩抗磨性能。當(dāng)提高載荷時(shí)，在摩擦力和摩擦熱的作用下，等離子體輔助球磨制備的高活性片狀納米Cu粉更加容易發(fā)生熔融并吸附鋪展在摩擦副表面，把磨損表面的劃痕和裂紋彌合，即對(duì)摩擦副表面溝壑、凹坑等進(jìn)行一定的填補(bǔ)和修復(fù)，產(chǎn)生圖７中的低磨損量甚至“負(fù)磨損”現(xiàn)象。 原理 在等離子球磨Fe，Cu等金屬粉體時(shí)，等離子體產(chǎn)生的熱爆效應(yīng)和脈沖電子轟擊效應(yīng)協(xié)同磨球的機(jī)械撞擊作用，能夠促使金屬粉體發(fā)生劇烈形變，極易獲得薄片狀納米金屬粒子。這些等離子體輔助球磨制備的納米粒子具有嚴(yán)重的晶格畸變，表現(xiàn)出極大的反應(yīng)活性，作為潤(rùn)滑油添加劑將有利于表面摩擦化學(xué)反應(yīng)膜的形成。 原理 冀光普, 何秀芳, 廖海峰, 等. 等離子體輔助球磨制備表面修飾片狀納米Cu粉及摩擦學(xué)性能[J]. 材料工程, 2019, 47(6):114-120. 等離子球磨技術(shù)由華南理工大學(xué)朱敏教授團(tuán)隊(duì)研制，是將冷場(chǎng)放電等離子體引入到機(jī)械振動(dòng)球磨中，利用近常壓下氣體在球磨罐中形成高能量的非平衡等離子體和機(jī)械球磨的協(xié)同作用，促進(jìn)粉末的組織細(xì)化、合金化、活性激活、化合反應(yīng)及加速原位氣-固相反應(yīng)等，能極大地提高球磨效率，顯著降低球磨污染，并形成獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而顯著提高材料的性能。 注：文章內(nèi)容由小編精讀文獻(xiàn)后的總結(jié)，版權(quán)歸原作者所有。如侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系 |
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201214760216
木蟲(chóng) (著名寫手)
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2樓2022-06-20 17:58:22
簡(jiǎn)單回復(fù)
tzynew3樓
2022-06-20 18:00
回復(fù)
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
u 發(fā)自小木蟲(chóng)Android客戶端
JeromeXu4樓
2022-06-20 18:03
回復(fù)
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
祝福 發(fā)自小木蟲(chóng)IOS客戶端
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