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等离子体辅助球磨纳米TiO2及其摩擦学性能研究
| 论文题名： | 等离子体辅助球磨纳米TiO2及其摩擦学性能研究 |
| 关键词： | 船用润滑油;二氧化钛粉体;纳米添加剂;表面修饰;摩擦学性能;等离子体;辅助球磨法 |
| 摘要： | 纳米TiO2粉体是一种重要的功能材料。由于纳米TiO2粉体具有优良的摩擦学性能，将其作为一种润滑油添加剂得到广泛研究。如何便捷制备出具有良好分散性的纳米TiO2粉体成为大家关注的焦点。 本文选用月桂酸钠和十六烷基三甲基溴化铵组成的阴阳离子型修饰剂，利用等离子体辅助球磨装置制备表面修饰的纳米TiO2粉体。分别采用三种制备工艺进行对比： 1）添加表面修饰剂的等离子体辅助球磨法（文中简称有放电有修饰）； 2）添加表面修饰剂的普通球磨法（文中简称未放电有修饰）； 3）未添加表面修饰剂的普通球磨法（文中简称未放电未修饰）。 将这三种工艺制备不同时间的TiO2粉体，作为船用润滑油的添加剂，测试其分散性和摩擦学性能。 对三种工艺制备的TiO2粉体进行扫描电镜观察，结果表明：有放电有修饰制备的TiO2粉体呈层片状，一次颗粒在30nm左右，粉体有显著的熔化迹象，等离子体和表面修饰剂的协同作用促进了粉体的细化进程。未放电有修饰制备的TiO2粉体为“硬团聚”态的块状颗粒，其一次颗粒粒径大约为200nm；未放电未修饰球磨制备的TiO2粉体为“软团聚”态的块状颗粒，一次颗粒粒径约为150nm。X射线衍射分析表明，三种工艺中TiO2都发生了锐钛矿型向金红石型的转变，且出现单斜结构的新晶型。红外光谱分析表明，有放电有修饰的纳米TiO2粉体表面被修饰剂均匀包覆，修饰效果良好。 利用重力沉降法和亲油化度的测试，分析三种工艺制备的TiO2粉体在40CA船用润滑油中的分散性。结果表明，有放电有修饰制备的纳米TiO2粉体分散性最好，亲油化度高达50.7%；未放电未修饰制备的TiO2粉体分散性最差，亲油化度只有21%；而未放电有修饰制备的TiO2粉体，分散性和亲油化度介于前两者之间。这主要是有放电有修饰过程，等离子体对修饰剂的激励作用，使得修饰剂更紧密地吸附在纳米TiO2粉体表面，原先极性的TiO2粉体表面变成非极性。 将三种工艺制备的TiO2粉体分别作为添加剂加入到40CA船用润滑油中，对其进行摩擦学性能测试。结果表明：添加有放电有修饰纳米TiO2粉体的润滑油，摩擦系数最小，摩擦副的磨损量最少，表面粗糙度降低。随着磨损时间延长，在其润滑下摩擦副还出现了“负磨损”现象。对磨损表面的扫描电镜和能谱分析发现，摩擦副表面的沟壑中有大量的纳米TiO2粉体沉积。而添加未放电有修饰或未放电未修饰TiO2粉体的润滑油，其抗磨减摩性均较差，磨损表面也没有TiO2的沉积。这说明等离子体辅助球磨制备的表面修饰纳米TiO2粉体不仅具有优越的减摩性还具有优良的自修复性。 |
| 作者： | 孟荣刚 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 戴乐阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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