羟基硅酸镁的人工合成及其摩擦学性能研究

发布时间：2020-07-12 04:40

【摘要】：羟基硅酸镁(Mg3[Si2O5](OH)4)型矿石粉体作为润滑油添加剂可有效改善基础油润滑性能,降低摩擦磨损,并延长设备使用寿命。目前,一般采用天然羟基硅酸镁矿石粉体进行研究工作,但由于其矿石粉体本身存在杂质较多、提纯和粉碎困难等固有缺陷,对研究工作产生不利影响。本文通过人工合成羟基硅酸镁粉体,并对相关合成产物进行了摩擦学性能研究,此外还对一种具有羟基硅酸镁相似结构的硅酸镁盐进行摩擦学性能研究。通过对实验结果的分析和讨论可得出以下结论： (1)本文设计了多种合成条件进行人工合成,通过对合成产物的对比分析,结果表明在PH值=13,温度为220℃,反应时长为60小时的条件下合成的羟基硅酸镁产物其结构纯净、发育程度较高,并且此种合成产物作为润滑油添加剂具有较好的抗磨减摩性能。进一步通过人工合成手段可得到掺杂Fe3+离子的羟基硅酸镁产物,结果表明当添加的Fe/Mg摩尔比为0.5%时所得产物结构最为明显且具有一定抗磨减摩性能,但受添加量影响较大。同时也发现合成产物的羟基硅酸镁结构发育程度与其摩擦学性能存在正相关关系。 (2)对合成所得水镁石态产物进行了研究,表明此种合成产物作为润滑油添加剂具有优良的减摩抗磨和极压性能。对磨痕微观形貌的研究可见添加剂润滑性能主要由于磨痕表面生成明显的织构状薄膜,且添加剂直接参与该薄膜的生成。 (3)对某种羟基硅酸镁类似结构硅酸镁盐进行性能研究,结果表明其受润滑油添加比例影响较大,且摩擦学效果不佳。对比羟基硅酸镁的研究可以认为此类硅酸镁盐结构并非添加剂产生作用的主要原因。本文通过人工合成手段合成羟基硅酸镁及其相关产物,并创新性地使用合成产物进行摩擦学性能研究,还引入相似硅酸镁盐进行了对比研究工作,得到了一些初步的研究成果,为今后羟基硅酸镁的研究工作和工业应用推广开辟了新的视角和途径。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ132.2;TE624.82
【图文】：

摩擦磨损试验机,摩擦力矩,位移量

M2000摩擦磨损试验机Fig.2-4M2000testsystem

对比图,合成产物,摩擦系数,对比图

图3-1合成产物摩擦系数对比图Fig. 3-1 The friction coefficient contrast figure 3-1为在相同PH值及温度条件下以合成时间长度为变量的合成产加剂的摩擦系数对比。容易看到三种合成产物粉体的加入，相较

SEM形貌,合成产物,尺寸对,磨痕

Fig. 3-2 The contrast of grinding crack size图3-2为四球试验后磨球磨斑的SEM形貌图，在相同的放大倍率下能直观地比较磨斑大小。通过SEM自带的测量工具进行磨斑测量能够在图上测得其横向和纵向的具体直径数值，整理于下表中。为了更好的对磨损状况进行比较，进一步对数据进行处理，计算了横向和纵向直径的平均值，并且根据椭圆的面积计算公式S=”xaxb (表中3t取3.14,其中a，b分别是椭圆的半长轴，半短轴的长）求得磨斑的面积如表3-2所示。表3-2磨痕尺寸测量值 Tab.3-2 The measurements of grinding crack size 润滑状况 VI (um) Hl(um) 平均值(urn) 面积值（um2)Basic Oil 560.0 577.1 568.55 253693.1624Hr 639.0 589.2 614.1 295551.55842Hr 539.4 542.8 541.1 229837.261260Hr 505.0 508.4 506.7 201542.47观察磨斑尺寸相关数据可以看出，相较之单纯使用基础油润滑，三种添加剂粉体的使用虽然在摩擦系数方面都起到了一定改善作用，

【参考文献】