1198 / 2023-03-18 10:36:41

基于实验和分子动力学方法探析MoS2/h-BN复合纳米润滑油改善运动副摩擦学性能机理

传统润滑油在润滑过程中，由于较差的热稳定性，在高温高压等恶劣工况下容易导致油膜破裂和润滑失效。为了改善传统润滑油的摩擦学特性，本研究从实验和分子动力学协同验证了MoS₂/h-BN复合纳米润滑油摩擦学性能。首先，主要通过开展四球摩擦实验调查了复合纳米润滑油润滑钢/钢运动副表面的摩擦学行为。实验结果发现：与基础油和单一纳米润滑剂相比，使用复合MoS₂/h-BN纳米润滑油显著降低了钢球表面摩擦系数和磨斑直径。结合场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、能量色散光谱仪（EDS）、mapping元素分析、三维（3D）光学轮廓仪和X射线光电子能谱（XPS）对磨损表面微观形貌进行了详细解析。此外，在实验的基础上对纳米润滑过程进行了非平衡态分子动力学（NEMD）模拟，从原子尺度上研究在润滑过程中铁（Fe）板之间单一h-BN协同MoS2纳米颗粒的相互作用及其微观运动，探讨纳米原子在摩擦界面上的扩散行为、界面效应，揭示复合纳米颗粒协同润滑机制。最后，结果表明，由于MoS2和h-BN纳米颗粒之间的协同作用，纳米原子扩散形成的摩擦化学膜可以保护金属表面延缓磨损，促进了抗磨减摩性能的提升。