在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中總是伴隨摩擦和磨損現(xiàn)象。全世界能源的1/3是消耗在摩擦上，零件有8（%是由于磨損而失效。科學(xué)研究表明，一個(gè)工業(yè)國(guó)家如果將現(xiàn)代摩擦知識(shí)即摩擦、磨損和潤(rùn)滑科學(xué)合理而恰到好處地應(yīng)用于潤(rùn)滑過(guò)程，則可節(jié)省能源達(dá)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的0.4%11.研究表明，納米顆粒具有尺寸小、比表面積大、表面間形態(tài)不同于顆粒內(nèi)部、表面原子配位不全及表面活性強(qiáng)等特性，在高技術(shù)新材料領(lǐng)域具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。正因?yàn)槿绱耍槍?duì)納米微粒摩擦學(xué)性能的研究受到了廣泛關(guān)注12-6.業(yè)已發(fā)現(xiàn)，納米顆粒作為潤(rùn)滑油添加劑通常表現(xiàn)出良好的抗磨性能、優(yōu)異的極壓性能和一定的減摩性能；此外，納米材料在磨損表面的沉積可能對(duì)磨損表面起一定的修復(fù)作用。

　　納米Fe3）4有具有磁性材料的特性，將納米Fe作為潤(rùn)滑油的添加劑，具有較好的潤(rùn)滑性能，具備普通潤(rùn)滑劑不具備的一系列優(yōu)點(diǎn)，比如良好的自密封性能、不發(fā)生泄漏、不產(chǎn)生污染等，有非常好的應(yīng)用前景。本文作者針對(duì)磁流體作為潤(rùn)滑劑添加劑的潤(rùn)滑性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，利用MMW-1立式四球機(jī)對(duì)磁流體潤(rùn)滑膜進(jìn)行了摩擦學(xué)試驗(yàn)，并討論了其減摩抗磨機(jī)制。

　　1試驗(yàn)試驗(yàn)在MMW-1立式萬(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，潤(rùn)滑油減摩抗磨能力的評(píng)價(jià)均按GB-3142進(jìn)行。試驗(yàn)米用四球法完成。試件均米用412. 7mm，硬度HRC5961的GCr15二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)鋼球。試驗(yàn)前，鋼球、油杯及夾頭均采用石油醚清洗2次，吹干待用。

　　基礎(chǔ)液為4（汽輪機(jī)油。實(shí)驗(yàn)測(cè)定不同添加劑含量、不同載荷和不同速度下試球的磨斑直徑（WSD），取其平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，3次平行試驗(yàn)結(jié)果同平均值的相對(duì)誤差不大于5%.并且測(cè)定了摩擦因數(shù)、承2試驗(yàn)結(jié)果與分析和2分別為磨斑直徑和摩擦因數(shù)隨添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的關(guān)系曲線。試驗(yàn)條件為：載荷392N，主軸轉(zhuǎn)速1 200r/min試驗(yàn)時(shí)間42min試驗(yàn)結(jié)束后用石油醚清洗試球。從圖中可以看出，添加納米磁性顆粒的潤(rùn)滑劑的WSD值比基載油要小，最小值出現(xiàn)在添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%處，隨添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加WSD值有所增大，添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時(shí)WSD值最大。而摩擦因數(shù)呈遞減狀態(tài)，表明Fe34磁流體添加劑可以大幅度改善基礎(chǔ)液的摩擦學(xué)性能。

　　和4分別為試驗(yàn)載荷對(duì)磨損直徑和摩擦因數(shù)的影響。試驗(yàn)條件為：主軸轉(zhuǎn)速1200r/min試驗(yàn)時(shí)間42mi.試驗(yàn)結(jié)束后用石油醚清洗試球。結(jié)果表明：在負(fù)荷p低于392N以下時(shí)添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的潤(rùn)滑液的磨損量最小，但和其它含量相比差別很小。當(dāng)載荷達(dá)到并超過(guò)392N時(shí)基礎(chǔ)液和添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的均發(fā)生潤(rùn)滑失效。而添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的磨損量幾乎不受負(fù)荷的影響而保持在0.60.7mm之間，說(shuō)明其在重載下的磨損性能優(yōu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，磨損量隨速度的增加磨損直徑增大，而添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，磨損直徑在低速下較小，速度增加時(shí)磨損量趨于增加，但是有波動(dòng)。

　　從可以看出，摩擦因數(shù)隨轉(zhuǎn)速的增加逐漸減小。

　　顯示了承載能力和添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系，試驗(yàn)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速n為1200r/mi.從圖中可以看出，基載液的綜合承載能力為199. 9N，在添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)承載能力沒有明顯的提高，添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)承載能力有較大的提高，其中添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，其承載能力增加了16.5%.其承載能力的提高主要在于納米顆粒的增粘作用，使?jié)櫥ぴ龊瘢瑥亩嵘辛司C合承載能力。

　　齠19添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)/承載能力與添加含納米顆粒潤(rùn)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線滑的物理模型為納米磁性顆粒潤(rùn)滑物理模型，可見大量的磁性顆粒彌散于基液中，摩檫機(jī)制可以認(rèn)為是靠物理作用和金屬納米粒子的表面效應(yīng)沉積在摩擦副表面來(lái)提高摩擦副的抗磨減摩能力。大致可以歸納如下：由于納米微粒大多為球狀，摩擦副表面像滾珠一樣自由滾動(dòng)，能起到類似“球軸承”的作用，從而提高潤(rùn)滑性能；（2）在重載或高溫條件下，在兩摩擦表面間形成金屬金屬滑動(dòng)系從而具有優(yōu)異的極壓和抗磨性能；（3）納米磁性顆粒的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于金屬表面的砂眼等缺陷，并且將材料的晶粒尺寸減小到納米量級(jí)，那么這種材料將會(huì)在很低的溫度下發(fā)生擴(kuò)散蠕變，并有很好的塑性變形能力。由于納米粒子具有室溫超塑延展性，納米粒子在摩擦過(guò)程中，在一定的負(fù)荷下可以伸縮變形。如果摩擦接觸表面凸起，則納米粒子可被壓縮變平；如果接觸表面下凹，則納米粒子可以填充工件表面微裂紋和微小缺陷部分，起到對(duì)磨損表面的修復(fù)作用，最終使摩擦接觸表面始終處于較為平整的狀態(tài)，從而起到改善潤(rùn)滑油摩擦磨損性能的效果。從已有的研究成果看，納米作為修復(fù)添加劑是一種有望成為耐高溫、高性能、無(wú)污染的原位動(dòng)態(tài)自修復(fù)的新型添加劑。納米金屬添加劑在摩擦過(guò)程中與固體表面結(jié)合，形成超光滑的保護(hù)層，填塞微劃痕，可提高摩擦副的摩擦和磨損的性能。

　　粗糙表面（16g-3）平均膜厚和接觸面積隨速度的變化給出了磨削的工程表面（R=455nm）膜厚和壓力隨速度的變化。與光滑表面類似，隨速度降低，膜厚逐漸減小，流體區(qū)所承擔(dān)的載荷逐漸減小，整體壓力分布逐漸趨向于干接觸時(shí)的壓力分布。粗糙峰引起了壓力劇烈的變化，出現(xiàn)了許多很高的壓力峰，因而表面將經(jīng)歷多次應(yīng)力集中。

　　平均膜厚和接觸面積隨速度的變化。比較光滑表面的結(jié)| '果（）可見，對(duì)于目前的粗糙表面，在計(jì)算所用的速度范圍內(nèi)，均處于混合潤(rùn)滑狀態(tài)下，在高速的時(shí)候，接觸面積較小，絕大部分外載荷由流體承擔(dān)，隨速度的降低，接觸面積迅速增大，大部分外載荷由粗糙峰接觸區(qū)承擔(dān)。在速度變化的整個(gè)過(guò)程中，潤(rùn)滑狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)化是光滑連續(xù)過(guò)渡的，沒有產(chǎn)生壓力和膜厚的劇烈變化。

　　4結(jié)論基于所開發(fā)的潤(rùn)滑分析模型研究了速度從高到低變化時(shí)，潤(rùn)滑狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程。對(duì)于光滑表面，彈流潤(rùn)滑向混合潤(rùn)滑的轉(zhuǎn)變點(diǎn)發(fā)生在很低速度下，并光滑過(guò)渡。對(duì)于粗糙表面，在較高速度下開始發(fā)生接觸，處于混合潤(rùn)滑狀態(tài)，只有在很高速度下才形成全膜潤(rùn)滑，從全膜到混合潤(rùn)滑依然光滑過(guò)渡。