關(guān)強(qiáng)，張緒偉，何嬌，李征，魏云玲，任付娥，龔楠，丁昊昊，王文健

（1.西南交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，成都 610031；2.成都蜀光石油化學(xué)有限公司，成都 610083；3.青島理工大學(xué) 機(jī)械與電子工程系，山東 臨沂 273400）

摩擦和磨損廣泛存在于生產(chǎn)生活之中，如機(jī)車中的車輪、齒輪和軸承等關(guān)鍵部位都容易發(fā)生各種因摩擦而產(chǎn)生損傷的情況，為了保持機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑可以起到很多關(guān)鍵的作用[1-4]。潤(rùn)滑脂與潤(rùn)滑油相比具有密封性好、能防漏的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)微小的固體顆粒具有承載懸浮能力，固體潤(rùn)滑劑粒子在潤(rùn)滑脂中應(yīng)用時(shí)形成的膠體具有較好的分散穩(wěn)定性，不易發(fā)生沉降[5-6]。隨著工業(yè)水平的不斷進(jìn)步，對(duì)潤(rùn)滑脂的要求也會(huì)越來(lái)越高，納米添加劑作為近年來(lái)炙手可熱的新型功能材料之一[7]，由于納米粒子特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，作為潤(rùn)滑添加劑可以有效提高潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑性能[8]，因此對(duì)于納米添加劑的研究具有很深遠(yuǎn)的意義。

WS2與h-BN 由于都具有二維層狀六方晶系結(jié)構(gòu)，層與層之間具有較低的剪切應(yīng)力，在高溫下都可以展現(xiàn)出優(yōu)良的摩擦穩(wěn)定性[9-12]。當(dāng)納米粒子處于運(yùn)動(dòng)副間時(shí)，在高溫高壓作用下通過(guò)摩擦表面微觀改性可形成分子涂層膜的潤(rùn)滑狀態(tài)，這不僅可以阻止摩擦表面之間的直接接觸，而且擁有很高的承載和抗磨能力，使得由剪切應(yīng)力引起的彈性變形和塑性變形局限于潤(rùn)滑薄膜區(qū)域[13-14]。超薄的WS2納米薄片能夠穿透并進(jìn)入摩擦界面，在摩擦面上形成連續(xù)的摩擦膜，從而減少運(yùn)動(dòng)副間的摩擦和磨損，表現(xiàn)出了較好的潤(rùn)滑性能[15-16]。將不同的納米粒子混合使用時(shí)還可以形成和粒子間的協(xié)同作用，增強(qiáng)納米粒子的潤(rùn)滑作用[17-19]。WS2的作用不僅體現(xiàn)在降低摩擦因數(shù)和減少磨損上，F(xiàn)u 等[20]通過(guò)熱壓的方法將WS2包覆在氣缸套表面的凹坑中時(shí)可以提高樣品的抗黏接性能，陳漢林等[21]通過(guò)試驗(yàn)得出了WS2納米添加劑在潤(rùn)滑脂中可以顯著提高潤(rùn)滑脂的最大無(wú)卡咬負(fù)荷和燒結(jié)負(fù)荷。對(duì)于h-BN，有研究指出并不是h-BN 片層的厚度越小其摩擦學(xué)性能就越好，只有適當(dāng)厚度的h-BN 納米片進(jìn)入到摩擦副間時(shí)才能起到連續(xù)的層間滑移作用[22]，而在不同的滑動(dòng)速度、載荷及滑動(dòng)距離條件下，h-BN 納米添加劑潤(rùn)滑的成膜特性是影響耐磨性的主要原因[23-25]。

雖然WS2和h-BN 2 種納米粒子同屬于層狀結(jié)構(gòu)，都表現(xiàn)出良好的潤(rùn)滑性能，但對(duì)這2 種同屬于層狀結(jié)構(gòu)的粒子在潤(rùn)滑性能上的差異還少有研究，同時(shí)考慮到納米添加劑在潤(rùn)滑脂中不易像在潤(rùn)滑油中那樣發(fā)生粒子團(tuán)聚沉降的現(xiàn)象，可以更好地發(fā)揮納米粒子潤(rùn)滑特性，故本研究選擇00#半流體鋰基潤(rùn)滑脂作為基礎(chǔ)脂，以WS2和h-BN 2 種納米粒子作為添加劑，研究這2 種納米材料對(duì)潤(rùn)滑脂極壓抗磨性能的影響，并從磨斑表面微觀形貌和元素分析的角度嘗試解釋2種納米材料在潤(rùn)滑脂中的潤(rùn)滑機(jī)理。

1 試驗(yàn)

1.1 材料和儀器

材料：WS2和h-BN 納米粒子由市售購(gòu)入，平均片層厚度均為50 nm。2 種材料的相關(guān)物理性質(zhì)如表1 所示。圖1 為2 種納米材料的SEM 圖像，可以看出WS2納米材料片層相對(duì)較為松散，而h-BN 納米材料片層間則相對(duì)較為緊實(shí)。2#鋰基潤(rùn)滑脂、100SN 和KH150BS 基礎(chǔ)油由成都蜀光石油化學(xué)有限公司提供。2#鋰基潤(rùn)滑脂滴點(diǎn)及錐入度理化指標(biāo)如表2 所示。

表1 納米材料物理性質(zhì)Tab.1 Physical properties of nanomaterials

圖1 納米添加劑的SEM 形貌Fig.1 SEM image of nano-additive

表2 2#鋰基潤(rùn)滑脂理化指標(biāo)Tab.2 Physical and chemical index of 2# lithium lubricating grease

儀器主要包括：濟(jì)南益華摩擦學(xué)測(cè)試技術(shù)有限公司MRS10A 四球機(jī)磨損試驗(yàn)機(jī)，飛納臺(tái)式掃描電子顯微鏡（SEM），基恩士VHX-6000 超景深電子顯微鏡，賽默飛K-Alpha X 射線光電子能譜儀（XPS）。

1.2 潤(rùn)滑脂的制備方法

以半流體鋰基潤(rùn)滑脂為研究對(duì)象，制備了含納米添加劑但還未添加其他功能添加劑的00#鋰基潤(rùn)滑脂，制備流程如下：按3∶1 的比例加入100SN 和KH150BS 基礎(chǔ)油，加熱至70 ℃并攪拌使2 種油充分混合均勻作為基礎(chǔ)油。按比例稱取相應(yīng)質(zhì)量的納米添加劑加入到調(diào)和好的混合基礎(chǔ)油中，升溫超聲分散30 min，使納米添加劑在混合油中充分分散均勻。將2#鋰基基礎(chǔ)脂在烘箱中加熱至120 ℃恒溫30 min，然后在低速攪拌下加入分散有納米添加劑的基礎(chǔ)油，待基礎(chǔ)油加入完畢后在2 000 r/min 的速度下高速攪拌20 min，再使用SG-85 型三輥研磨機(jī)均化3 遍，得到含納米添加劑的00#半流體鋰基潤(rùn)滑脂。

按前述方法首先制備了不含納米添加劑的00#鋰基潤(rùn)滑脂，然后分別制備了含WS2和h-BN 納米添加劑的 2 種潤(rùn)滑脂，設(shè)置添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.25%、0.5%、1%、2%、3%。潤(rùn)滑脂的主要制備流程及成品脂如圖2 所示。

圖2 潤(rùn)滑脂主要制備流程及成品脂F(xiàn)ig.2 Main preparation process and finished products of grease

1.3 潤(rùn)滑脂理化指標(biāo)的測(cè)量

表3 為潤(rùn)滑脂滴點(diǎn)測(cè)量值，潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)完全滿足00#鋰基潤(rùn)滑脂的質(zhì)量指標(biāo)（≥170 ℃），在加入WS2納米添加劑后，潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)相對(duì)于基礎(chǔ)脂并沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)，滴點(diǎn)值基本不受試驗(yàn)中WS2納米添加劑濃度的影響，而在添加了h-BN 納米添加劑后，潤(rùn)滑脂滴點(diǎn)值相對(duì)于基礎(chǔ)脂的滴點(diǎn)有所上升，但同樣基本不受試驗(yàn)中h-BN 納米添加劑濃度的影響。表4 為潤(rùn)滑脂的工作錐入度，試驗(yàn)中納米添加劑在不同濃度下的工作錐入度值始終處于00#鋰基潤(rùn)滑脂的工作錐入度質(zhì)量指標(biāo)（400～430）范圍內(nèi)，通過(guò)所測(cè)定的潤(rùn)滑脂工作錐入度值可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)比未加納米添加劑的00#基礎(chǔ)脂，在添加了納米添加劑后潤(rùn)滑脂工作錐入度有相對(duì)降低的趨勢(shì)，添加劑濃度越大，潤(rùn)滑脂的錐入度相對(duì)就越小，說(shuō)明納米添加劑的加入可以在一定程度上影響到潤(rùn)滑脂的硬度，試驗(yàn)中WS2對(duì)錐入度的影響總體略大于h-BN 對(duì)錐入度的影響。

表3 試驗(yàn)樣品滴點(diǎn)Tab.3 Dropping point of experimental samples℃

表4 試驗(yàn)樣品錐入度（25 ℃, 0.1 mm）Tab.4 Cone penetration of experimental sample（25 ℃ , 0.1 mm）

1.4 摩擦磨損試驗(yàn)

試驗(yàn)使用MRS-10A 四球磨損試驗(yàn)機(jī)分別參照SH/T 0204—92 和SH/T 0202—92 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)潤(rùn)滑脂進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)和最大無(wú)卡咬負(fù)荷試驗(yàn)。試驗(yàn)用的鋼球?yàn)镚Cr15 鋼球，直徑為12.7 mm，硬度為60～66HRC，為確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，每個(gè)試樣重復(fù)2 次試驗(yàn)。四球磨損試驗(yàn)機(jī)原理圖如圖3 所示，3 個(gè)鋼球使用壓環(huán)和螺母夾緊在油盒之中，試驗(yàn)過(guò)程中使用充足的潤(rùn)滑脂覆蓋住，將另一個(gè)相同直徑的鋼球置于頂部，加載試驗(yàn)力形成三點(diǎn)接觸，按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定，試驗(yàn)結(jié)束后通過(guò)下面3 個(gè)球的磨斑直徑平均值來(lái)評(píng)價(jià)潤(rùn)滑脂的抗磨擦特性。

圖3 四球磨損試驗(yàn)示意圖Fig. 3 Schematic diagram of four-ball wear test

2 結(jié)果分析與討論

2.1 潤(rùn)滑脂摩擦學(xué)性能

圖4 為納米WS2和h-BN 作為半流體鋰基潤(rùn)滑脂添加劑的磨斑直徑和摩擦因數(shù)與添加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，磨斑直徑越大，磨損越大。其中納米WS2作為潤(rùn)滑脂添加劑時(shí)，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)具有最佳的摩擦因數(shù)和磨斑直徑，其摩擦因數(shù)相對(duì)降低了12.7%，磨斑直徑相對(duì)降低10.5%。而h-BN 納米添加劑在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%時(shí)具有最低的摩擦因數(shù)和磨斑直徑，其摩擦因數(shù)僅降低4.2%，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)磨斑直徑相對(duì)基礎(chǔ)脂最大降低了22.14%。納米添加劑在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)具有最佳潤(rùn)滑特性，主要是由于在較低的濃度條件下，納米添加劑的量還不足以達(dá)到有效提高潤(rùn)滑作用的條件，而在較高濃度時(shí)，由于納米粒子的微觀尺寸效應(yīng)導(dǎo)致粒子較容易發(fā)生團(tuán)聚的現(xiàn)象，粒子會(huì)結(jié)合成類似于磨粒的較大顆粒，從而失去粒子在納米尺寸條件下的特殊潤(rùn)滑作用，導(dǎo)致摩擦因數(shù)和磨損量的提高[18]。

圖4 摩擦因數(shù)、磨斑直徑與納米添加劑濃度的關(guān)系Fig.4 Relationship between coefficient of friction and wear spot diameter and nano additive concentration

如圖5 所示，分別對(duì)比了WS2和h-BN 納米添加劑的摩擦因數(shù)和磨斑直徑，可以發(fā)現(xiàn)WS2納米添加劑可以更大程度地降低摩擦因數(shù)，而h-BN 納米添加劑則具有更好的減少磨損的作用。h-BN 納米添加劑的摩擦因數(shù)相對(duì)較高的原因可能與h-BN 片狀晶體形成了更多的缺陷有關(guān)[11]，且由于WS2和h-BN 2 種納米添加劑在密度和硬度上也存在一定的差異，在相同的質(zhì)量濃度下，由于h-BN 密度較低，體積較大，h-BN 納米添加劑吸附在磨斑表面時(shí)所形成的吸附膜更厚，而且h-BN 的硬度（莫氏硬度1～2）略大于WS2的硬度（莫氏硬度1～1.5），h-BN 材料具有更好的耐磨性，因而能更好地保護(hù)受損表面，使h-BN 能比WS2更好地降低磨損。由于WS2自身具有較低的摩擦因數(shù)，在摩擦過(guò)程中發(fā)生滑移時(shí)的剪切力更小，所以相較于h-BN 具有更低的摩擦因數(shù)。由于WS2以及h-BN 2 種納米材料分別作為潤(rùn)滑脂添加劑時(shí)，在磨斑直徑和摩擦因數(shù)降低方面存在明顯差異，所以推測(cè)在將2 種納米材料按一定比例進(jìn)行協(xié)同使用時(shí)，可以很好地發(fā)揮2 種納米材料的性能，達(dá)到更優(yōu)的減摩抗磨效果。

圖5 WS2 與h-BN 納米添加劑摩擦因數(shù)與磨斑直徑對(duì)比Fig.5 Comparison of friction coefficient and wear spot diameter between WS2 and h-BN nano additives

2.2 納米添加劑最大無(wú)卡咬負(fù)荷PB

試驗(yàn)對(duì)h-BN 和WS2納米添加劑的最大無(wú)卡咬PB值進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖6 所示，最大無(wú)卡咬載荷隨納米添加劑濃度的升高呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，試驗(yàn)中WS2和h-BN 納米添加劑的最大PB值在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)都相對(duì)于基礎(chǔ)脂提高了 40%，表明潤(rùn)滑脂中WS2和h-BN 納米添加劑含量的升高對(duì)于提高最大無(wú)卡咬負(fù)荷的作用是有益的，但過(guò)高的濃度不利于潤(rùn)滑脂減摩抗磨性能的提高。

圖6 潤(rùn)滑脂納米添加劑最大無(wú)卡咬負(fù)荷Fig.6 Maximum non-seizure load of nano-additives grease

2.3 磨斑表面形貌分析

圖7 為磨斑表面SEM 圖像，由圖7a 可以發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)脂磨斑表面明顯具有粗大的劃痕及犁溝且伴有大大小小的凹坑，表面變形嚴(yán)重，主要是由于摩擦過(guò)程中所產(chǎn)生的磨粒積壓在磨斑表面，不能及時(shí)被排出，在載荷及轉(zhuǎn)速的作用下導(dǎo)致基礎(chǔ)脂表面發(fā)生了嚴(yán)重的磨粒磨損及黏著磨損。而由圖7b、圖7c 可以看出，添加了WS2和h-BN 納米材料的潤(rùn)滑脂磨斑表面則相對(duì)光滑，劃痕比較輕微，僅伴有少量的凹坑，這主要?dú)w功于納米添加劑能夠附著在磨斑表面，粒子通過(guò)層間滑移的方式降低摩擦，并填充在磨斑表面，從而降低磨損，改善磨斑表面質(zhì)量。在WS2和h-BN 納米添加劑磨斑表面局部區(qū)域還可以觀察到具有薄層特征的層狀物，而在基礎(chǔ)脂磨斑表面該特征不明顯，說(shuō)明納米添加劑磨斑表面層狀物的生成可以有效減少磨斑表面的磨損。

圖7 磨斑SEM 形貌Fig.7 SEM images of wear spot

圖8 為磨斑形貌圖及沿形貌圖中A、B兩點(diǎn)間的截面粗糙度曲線圖，粗糙度曲線圖縱坐標(biāo)區(qū)間分別為（-0.56～0.56）、（-0.33～0.33）、（-0.14～0.14）。測(cè)得基礎(chǔ)脂、WS2及h-BN 潤(rùn)滑脂磨斑表面輪廓算數(shù)平均偏差Ra分別為0.11、0.10、0.06 μm，說(shuō)明基礎(chǔ)脂的磨斑表面明顯要比WS2和h-BN 納米添加劑潤(rùn)滑脂磨斑表面粗糙，3 種脂的表面微觀不平度Rz值分別為0.90、0.61、0.27 μm，說(shuō)明含納米添加劑的磨斑表面最大起伏更小、磨痕深度更淺，表明納米添加劑在進(jìn)入到摩擦副間時(shí)具有明顯改善磨斑表面質(zhì)量、降低磨損表面粗糙度的作用。

圖8 磨斑表面形貌及粗糙度曲線Fig.8 Surface topography and roughness curve of wear spot

2.4 磨斑表面元素分析

為了進(jìn)一步解釋納米添加劑在潤(rùn)滑脂中的減摩抗磨機(jī)理，針對(duì)磨斑SEM 拍攝區(qū)域使用XPS 檢測(cè)分析了0.5% WS2和0.5% h-BN 潤(rùn)滑脂磨斑表面元素的化學(xué)狀態(tài)，詳見(jiàn)表5、表6，可以看出在兩種潤(rùn)滑脂的磨斑表面都檢測(cè)到明顯的C、O、Fe、Si 和N 元素，0.5% WS2和0.5% h-BN 潤(rùn)滑脂磨斑表面還分別有S和B 特征元素的存在。

表5 0.5% WS2 納米添加劑磨斑表面XPS 主要元素Tab.5 Main XPS detection element of 0.5wt.%WS2 nano-additive spot surface

表6 0.5% h-BN 納米添加劑磨斑表面XPS 主要元素Tab.6 Main XPS detection element of 0.5wt.% h-BN nano-additive spot surface

圖9a 為0.5% WS2納米添加劑磨斑表面的C 1s、O 1s 和Fe 2p 能譜圖。圖9a 中的O 1s 在結(jié)合能為529.49 eV 和531.12 eV 處分別對(duì)應(yīng)Fe2O3和碳酸鹽中C=O 官能團(tuán)，說(shuō)明在摩擦過(guò)程中碳化物膜和鐵的氧化物膜的生成對(duì)減少摩擦磨損的有益作用。圖9a 中的Fe 2p 軌道在707.46 eV 結(jié)合能處還發(fā)現(xiàn)了FeS2的存在[26]，說(shuō)明WS2納米添加劑中的S 元素參與摩擦過(guò)程中的摩擦化學(xué)反應(yīng)，生成了鐵的硫化物FeS2，從而對(duì)摩擦界面起到一定的保護(hù)作用。

圖9b 為0.5% h-BN 磨斑表面C 1s、O 1s、Fe 2p、N 1s 光電子能譜圖。如圖9b 中的C 1s 光電子譜圖所示，通過(guò)擬合可以得到結(jié)合能分別為283.37、284.8、286.06、288.32 eV 的4 個(gè)特征峰，對(duì)應(yīng)的來(lái)源分別為硬質(zhì)合金、C—C、C—O 以及C=O 官能團(tuán)，說(shuō)明在磨斑表面形成了許多致密的碳的化合物膜[27-29]。圖8b 中O 1s 的結(jié)合能為529.89 eV 處和圖9b 中Fe 2p的結(jié)合能為711.09 eV 處對(duì)應(yīng)于Fe2O3的存在，F(xiàn)e2O3氧化膜的存在有助于減緩磨斑表面的摩擦磨損，是磨斑表面化學(xué)膜的重要組成部分[30-31]。在如圖9b 中O 1s 結(jié)合能為531.25 eV 和532.00 eV 處分別對(duì)應(yīng)碳酸鹽中的C=O 官能團(tuán)和B 的氧化物B2O3[24]，B2O3的存在是由于h-BN 納米添加劑中的B 元素參與了摩擦過(guò)程中的氧化反應(yīng)，生成的B2O3化學(xué)膜有助于減少磨斑表面的磨損。在0.5% h-BN 和0.5% WS2潤(rùn)滑脂磨斑表面都檢測(cè)到了N 元素的存在，如圖9b 所示，通過(guò)對(duì)N 1s 分峰擬合，根據(jù)結(jié)合能可以確定N 元素的來(lái)源主要是潤(rùn)滑脂基礎(chǔ)油中的有機(jī)成分[26]，說(shuō)明納米添加劑的加入有助于促進(jìn)潤(rùn)滑脂與摩擦表面之間的作用效果。

圖9 潤(rùn)滑脂納米添加劑磨斑表面光電子能譜Fig.9 Nano additive grease spot XPS energy spectrum

2.5 WS2和h-BN 納米添加劑減磨機(jī)理

圖10 為納米添加劑的潤(rùn)滑機(jī)理示意圖，含WS2和h-BN 納米添加劑潤(rùn)滑脂在進(jìn)入摩擦副間時(shí)，由于受到載荷以及摩擦熱的作用，使得潤(rùn)滑膜的厚度大幅降低，這時(shí)納米添加劑中的元素會(huì)在試驗(yàn)載荷以及溫度的作用下與摩擦副表面部分元素發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)，生成諸如FeS2以及B2O3等有益的反應(yīng)膜，這些反應(yīng)膜能阻止摩擦副進(jìn)一步接觸，在磨斑表面具有增強(qiáng)極壓抗磨性的作用，從而減少了摩擦副表面的磨損量。由于WS2和h-BN 納米添加劑屬于片層六方晶系結(jié)構(gòu)，其材料的層與層之間具有較低的剪切應(yīng)力，且納米添加劑由于小尺寸效應(yīng)容易進(jìn)入到摩擦副間吸附沉積在磨斑表面，充當(dāng)摩擦副的中間物質(zhì)，當(dāng)摩擦副間以速度v發(fā)生相對(duì)滑移時(shí)，納米粒子層間也會(huì)產(chǎn)生相互的滑移，從而起到了減摩作用。

圖10 納米添加劑潤(rùn)滑機(jī)理Fig.10 Lubrication mechanism of nano additive

3 以WS2和h-BN 納米添加劑作為極壓抗磨劑的潤(rùn)滑脂質(zhì)量指標(biāo)測(cè)定

由上述試驗(yàn)結(jié)論得出本研究中的WS2和h-BN 納米添加劑具有較好的極壓抗磨性，為了突出2 種納米添加劑在商用化的成品脂中的應(yīng)用效果及性能，以這2 種納米添加劑作為主要的極壓抗磨劑調(diào)制添加有抗氧劑、防銹劑等常規(guī)添加劑的鋰基鐵路機(jī)車牽引齒輪潤(rùn)滑脂，按照Q/CR762—2020 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量測(cè)定，結(jié)果詳見(jiàn)表7。在添加納米材料前，由于常規(guī)添加劑中不含主要的極壓抗磨劑，所以按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定的結(jié)果中極壓性能未能達(dá)標(biāo)，PD 值和ZMZ 值分別僅達(dá)到3 087 N 和 490 N，齒輪失效級(jí)也相對(duì)較低，未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。而在添加了WS2和h-BN 納米添加劑后，PD 值和ZMZ 值分別達(dá)到了6 076 N 和637 N，遠(yuǎn)好于未加納米添加劑前的值并完全滿足標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量指標(biāo)，F(xiàn)ZG 齒輪失效級(jí)數(shù)也達(dá)到了13 級(jí)并超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量指標(biāo)級(jí)數(shù)。由測(cè)定結(jié)果可以說(shuō)明，以WS2和h-BN納米添加劑為主要極壓抗磨劑調(diào)配的鐵路機(jī)車牽引齒輪脂具有優(yōu)良的極壓抗磨性能，其技術(shù)指標(biāo)完全滿足中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)Q/CR762—2020《鐵路機(jī)車牽引齒輪脂》。

表7 Q/CR762—2020 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與潤(rùn)滑脂質(zhì)量測(cè)定結(jié)果Tab.7 Q/CR762—2020 technical standard and grease quality determination results

4 結(jié)論

1）在半流體潤(rùn)滑脂中WS2納米添加劑更加有益于減少摩擦因數(shù)，最大可降低摩擦因數(shù)12.7%，而h-BN 則更有益于降低磨斑直徑，相對(duì)基礎(chǔ)脂最大可降低磨斑直徑22.14%。WS2和h-BN 納米添加劑最大無(wú)卡咬負(fù)荷相對(duì)基礎(chǔ)脂都提高了40%。

2）WS2和h-BN 納米添加劑由于小尺寸效應(yīng)容易進(jìn)入到磨斑表面形成物理吸附膜，由于粒子層間具有較低的剪切應(yīng)力，因而可以起到降低摩擦因數(shù)和減少磨損的作用。WS2納米添加劑在進(jìn)入到運(yùn)動(dòng)副間時(shí)，S 元素還會(huì)參與磨斑表面發(fā)生的摩擦化學(xué)反應(yīng)生成FeS2，生成的硫化物膜可以有效降低磨斑磨損量并提高其極壓性能。h-BN 中B 元素在摩擦化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中由于氧化作用生成的B2O3氧化膜具有優(yōu)異的承載能力和減摩特性，是h-BN 具有優(yōu)異的極壓抗磨性能的主要原因。

3）以WS2和h-BN 納米添加劑調(diào)配的鐵路機(jī)車牽引齒輪脂具有優(yōu)異的極壓抗磨性，且其技術(shù)指標(biāo)完全滿足Q/CR762—2020《鐵路機(jī)車牽引齒輪脂》標(biāo)準(zhǔn)。