分类号学校代码 10497UDC 学 号 104972061631学 位 论 文题 目 金属修复剂对发动机润滑油抗磨性能的影响研究英 文 Investigation of Self-repairing Additive ′s Impact on题 目Diesel Engine Lubricating Oil’s Anti-wear Performance研究生姓名 李秋秋 姓名 周新聪 职称 教 授 学位 博 士单位名称 能源与动力工程学院 邮编 430063申请学位级别 硕士 学科专业名称 载运工具运用工程论文提交日期 2009.04 论文答辩日期 2009.05.24 学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期答辩委员会主席 评阅人2009年5月指导教师武汉理工大学硕士学位论文独 创 性 声 明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中明确的说明并表示了谢意。
研究生签名：日期关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留交向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或编入本学位论文。
同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。
（保密的论文在解密后遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：I武汉理工大学硕士学位论文摘 要磨损是机械设备失效的主要原因，而润滑及润滑剂是减小摩擦、降低磨损的主要措施，随着磨损自修复技术的发展，自修复材料也得到越来越多的重视，新型磨损自修复添加剂能够有效地改善油品的抗磨性能，对机械的磨损部位进行修复补偿，使材料的摩擦磨损问题得到最为有效的解决，将在汽车、机械、国防等工业领域产生极大的经济和社会效益，因此对自修复型润滑油添加剂进行研究具有重要的意义和实用价值。
本文所用的羟基硅酸镁添加剂是一种新型的陶瓷润滑油添加剂，具有明显的抗磨减摩以及修复作用。
此类添加剂在汽车发动机、铁路机车、工业机械等方面的试用都取得了初步成效。
本文以船舶柴油机润滑油为对象，在其中添加修复剂，通过改变摩擦学系统的各个元素来研究此修复剂的抗磨减摩性能，并对挖泥船柴油机润滑系统添加此修复剂进行实用试验，采用油液分析技术对其润滑油样进行分析，并结合抗磨试验的结论，对该修复添加剂作用机理进行了探讨。
采用四球试验进行研究，通过对磨斑直径和摩擦系数的测量以及对磨斑表面形貌的观察来研究羟基硅酸镁添加剂对柴油机润滑油抗磨损性能的影响。
试验结果表明，该修复剂在千分之几的浓度下就可以有效提高内燃机油的抗磨减摩性能，并且载荷对修复剂抗磨减摩作用的影响较大，随着磨损时间的延长，该修复剂的耐磨性能更加明显。
但是在液压油和机械油中，该修复剂没有明显的改善基础油的抗磨性能。
另外，对该添加剂在实际发动机中的作用效果进行了研究，定期采集的油样的分析结果表明，该添加剂在柴油机摩擦过程中起到了抗磨作用，但是修复的周期较长，因此试验结束时修复效果不明显。
结合摩擦实验与油液分析的结论，对该添加剂的作用机理进行了探讨，认为该添加剂粒子在摩擦过程中起着“微滚珠”的作用，并且在摩擦能的作用下与摩擦表面以及其他磨粒发生一系列复杂的物理化学反应，生成陶瓷耐磨修复层。
关键词：抗磨减摩；金属修复剂；油液分析技术；柴油机润滑油；四球试验II武汉理工大学硕士学位论文AbstractWear friction is the main reason why equipment failures occurred, and lubricants with additives are the mostly used measures for friction decreasing and wear reducing. With the development of wear self-repairing technologies, self-repairing materials have drawn more and more attention. Wear self-repairing additives can improve lubricant’s anti-wear properties and repair the worn face effectively. Study on the self-repairing lubricating additives will greatly contribute economic and social benefits to the industrial fields, like cars, machinery and national defense. Therefore, it is very valuable and necessary to study the anti-wear properties of self-repairing additives in lubricating oil.A self-repairing cermet lubricating additive whose main content is Mg6Si4O10(OH)8 was selected as the main composition. This self-repairing additive has been applied for trials to automotive engine, railway locomotive, industrial machinery, etc. The result showed that these trials are successful. But there are few reports about its application on marine diesel engine. Therefore, according to the research requirements, in order to study the self-repairing additive’s influence on lubricant’s anti-wear and anti-friction performance, marine diesel engine lubricating oil added self-repairing additive was studied by changing the tribological system’s element in this thesis. In addition, this additive was added in a dredger’s diesel engine lubrication system for practical tests, then use oil analysis techniques to evaluate the lubricating oil samples in order to analyze the additive’s actual anti-wear and anti-friction effects, and the mechanism was discussed at last.In this thesis, the self-repairing additive was added to diesel engine lubricant oil and a four-ball test was applied. The results showed that this additive had well adaptability in engine oil, and it can improve the engine oil’s anti-wear and anti-friction performance effectively, but when it came to hydraulic oil and mechanic oil, the additive’s performance was not obvious.In addition, the self-repairing additive was added to an operating dredger’s diesel engine lubrication system, then sampled the lubricate oil periodically and applied oilIII武汉理工大学硕士学位论文analysis techniques to study the engines wear condition. The research suggested that self-repairing additive can smooth the wear of diesel engine’s cylinder liner piston ring .The mechanism of self-repairing additives may be that the additive polished the rubbing surface, and played a role of “miniature ball bearing”. Meanwhile, the additive particles reacted with wear particles and other materials during the friction progress, at last a anti-wear film was formed on the surface of friction pair.Key words：anti-wear and anti-friction；metal wear self-repairing additive；oil analysis technical；diesel engine lubricant oil；fall-ball testIV武汉理工大学硕士学位论文目录第 1 章绪论 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2金属磨损自修复技术研究现状 (3)1.2.1国外研究现状 (3)1.2.2国内研究现状 (4)1.3陶瓷添加剂 (6)1.3.1陶瓷添加剂特点 (6)1.3.2陶瓷添加剂研究现状 (6)1.4课题的来源及背景 (8)1.5主要研究内容 (8)第 2 章润滑油及添加剂的抗磨减摩机理 (9)2.1润滑油抗磨减摩机理及润滑的分类 (9)2.1.1润滑油抗磨机理 (9)2.1.2润滑状态分类 (9)2.2传统抗磨添加剂的作用机理 (12)2.2.1常用抗磨添加剂种类及作用 (12)2.2.2抗磨添加剂成膜机理[46-53] (13)2.3陶瓷添加剂的作用机理 (15)2.4本章小结 (16)第 3 章试验方案 (17)3.1添加剂摩擦学性能试验 (17)3.1.1试验原理 (17)3.1.2试验材料 (18)3.1.3试验设备 (19)3.1.4试验方法 (20)3.2润滑油样分析 (20)V武汉理工大学硕士学位论文3.2.1试验原理 (20)3.2.2试验仪器 (21)3.2.3试验方法 (23)第 4 章金属修复剂抗磨减摩性能研究 (24)4.1修复剂最佳浓度测试 (24)4.1.1修复剂浓度对磨斑直径的影响 (24)4.1.2修复剂浓度对摩擦系数的影响 (26)4.1.3不同浓度下的磨斑形貌 (27)4.1.4结论与分析 (28)4.2载荷对减摩抗磨性能影响 (28)4.2.1负荷对磨斑直径的影响 (29)4.2.2负荷对摩擦系数的影响 (29)4.2.3不同载荷下的磨斑形貌 (31)4.2.4结论与分析 (33)4.3磨损时间对抗磨性能的影响 (34)4.3.1磨损时间对磨斑直径的影响 (34)4.3.2不同时间下的磨痕形貌 (36)4.3.3结论与分析 (37)4.4R修复剂在不同成品油中的抗磨效果 (37)4.4.1磨斑直径及摩擦系数的变化 (37)4.4.2磨斑形貌变化 (38)4.4.3结论与分析 (39)4.5本章小结 (40)第 5 章发动机油样分析与修复剂抗磨机理探讨 (41)5.1挖泥船发动机润滑油分析 (41)5.1.1油样来源 (41)5.1.2光谱分析 (42)5.1.3铁谱分析 (44)5.2修复剂抗磨机理探讨 (46)5.3本章小结 (50)VI武汉理工大学硕士学位论文第 6 章结论与展望 (51)6.1主要结论 (51)6.2展望 (52)致谢 (54)参考文献 (55)攻读硕士期间发表的主要论文及参加的科研项目 (59)一、攻读硕士期间发表的学术论文 (59)二、攻读硕士期间参加的科研项目 (59)附录 (60)VII武汉理工大学硕士学位论文第 1 章绪 论1.1 课题研究的目的和意义摩擦学是20世纪60年代中期在英国首先创立的一门新兴学科。