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系统考察了含铋添加剂的润滑规律,研究了基础介质的极性、非活性链的链长和构型对润滑性能的影响,对比研究了添加剂的减摩性能与摩擦反应膜的对应关系,并分析了反应膜随时间的演变过程,研究了润滑添加剂与等离子氮化不锈钢的摩擦协同作用及机理,探讨了添加剂对金属加工的润滑作用与加工材质、添加剂结构及基础介质的关系。结果表明:
1.油水双溶性的含铋添加剂在极性的水介质中比在非极性油介质中具有更高的承载能力和更好的减摩性能。其润滑性能主要取决于添加剂在摩擦表面生成的反应膜,而与润滑介质的粘度无关。基础介质通过影响反应膜的生成速率与组成而影响其润滑性能,极性的水介质对反应膜的生成有促进作用,对反应膜的组成也有重要的影响。酯类介质由于大的空间位阻作用,对添加剂成膜的促进作用比水介质小。
2.添加剂分子中非活性链的链长及构型影响添加剂分子中的活性基团在摩擦表面的成膜反应,从而进一步影响添加剂的极压、抗磨及减摩性能。反应膜中的铋含量是影响减摩性能的主要因素。
3.不锈钢氮化层与含铋极压抗磨添加剂有较好的摩擦学协同性能,氮化层中硬的CrN相及Fe4N相提高了不锈钢在油润滑条件下的减摩与抗磨性能,γN相中的Fe与添加剂中的活性元素发生摩擦化学反应,生成反应膜,进一步提高了其润滑性能。
4.含铋水基润滑添加剂在铝基材工件表面难以形成润滑膜,但其在铁基工具表面生成含铋的摩擦反应膜可以有效地提高铝材切削加工效率及表面光洁度。含硫水基润滑添加剂在铜表面有较强的作用,并可以和铜的新生表面作用生成反应膜。在油介质中,添加剂中的铋难以在铜加工表面形成反应膜。添加剂分子中极性基团的引入有利于添加剂在润滑表面的富集成膜,提高了润滑性能。