离子液体润滑下滑动电接触材料的载流摩擦学性能

【摘要】载流条件下摩擦学的主要任务是研制高性能润滑材料以及发展可靠的润滑技术,而摩擦学性能和电学性能是其考核指标。贵金属基自润滑复合材料可在大气和真空载流条件下正常使用,而导电性能优异而且价格相对低廉很多的铜和铝却因摩擦学问题而无法应用。从摩擦学原理的角度看,铜自配副和铝自配副在真空甚至大气中均因摩擦界面不同程度的黏着而发生卡咬。我们能否用一类兼备润滑性和导电性的介质来解决这一问题呢?离子液体正是这样的介质。本论文以纯铜和纯铝自配副作为摩擦副,并加入微量的离子液体L-P106作为润滑剂,采用自制可通电的EMM-1摩擦磨损试验机,在有、无载流条件下评价了其在干摩擦以及离子液体润滑下的摩擦磨损性能。并考察了各试验参数(速度、载荷、电流)对其摩擦系数和磨损率的影响。试验结果表明：离子液体L-P106对Cu/Cu摩擦副具有优异的减摩抗磨作用,并且在载流(0～5A)时,能够在较宽的速度范围(0.05～0.9m/s)和较高的载荷(高达61.7N)均具有优良的润滑作用,平均摩擦系数低于0.065,栓平均磨损率数量级一般在10-8mm3/(N·m),磨损表面十分光滑,磨损机理为轻微擦伤磨料磨损。而干摩擦条件下,Cu自配副极易发生卡咬,栓和盘磨损十分严重,磨损机理为黏着磨损。对于Al/Al摩擦副而言,在干摩擦条件下,无论是否载流,铝自配副均因黏着极易发生卡咬,磨损机理为黏着磨损。而微量的离子液体L-P106就可有效润滑铝自配副,摩擦系数可低至0.1左右,无论载流与否,润滑状态均为边界润滑。与无载流条件相比,载流时铝自配副的摩擦系数稍有增大,且在高速(0.79m/s及以上)磨损由中等程度的磨损转化为严重磨损。电流会导致其电弧侵蚀,从而使磨损加剧。非载流条件下,铝自配的磨损机制主要是轻微磨粒磨损,载流下,磨损机制转变为黏着磨损,并会伴有电弧侵蚀磨损。
【作者】阳雪衡；
【导师】杨贵荣；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料学，2014，硕士
【关键词】离子液体；铜；铝；自配副；载流；摩擦磨损；润滑；滑动电接触；

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