Page 86 - 《摩擦学学报》2021年第2期

第 2 期 李剑锋, 等: NbSe 2 /Ag纳米复合材料的制备及其作为煤矿机械机用润滑油添加剂摩擦学行为的研究 231

nanocomposite, Ag, NbSe 2 . Secondly, Ag nanoparticles prevented NbSe 2 from agglomeration and this was favorable for
formation of uniform lubricating. Thirdly, Ag was soft with low elastic modulus, and NbSe 2 /Ag nanocomposite was
subjected to shearing to form a lubricating film. Ag nanoparticles distributed uniformly in the lubricating film, making
the lubricating film difficult to break under the scraping effect of hard micro-bulges on the counterpart. Finally, some of
Ag nanoparticles probably rolled on the contact interface as “micro bearings” to reduce friction coefficient. However,
the lubricating effect of lubricating oil was not positively correlated with the addition amount of NbSe 2 /Ag
nanocomposite. In specific, friction coefficient decreased firstly and then increased with the increasing addition amount
of NbSe 2 /Ag nanocomposite. For addition amount of 1.5% NbSe 2 /Ag nanocomposite, the lubricating oil showed the
excellent tribological properties.
Key words: chemical reduction technology; NbSe 2 /Ag nanocomposite; tribological behaviors; elastic modulus; micro
bearings

在煤矿开采过程中，煤矿机械磨损问题十分严 所示. MX 晶体类似于石墨的密排六方层状结构，其
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重，轻者煤矿机械失效，造成煤矿企业经济效益低下， 层内的X-M原子之间是强共价键结合，有利于承载.
[1]
重者引发灾难性事故 . 因此，人们在煤矿机械磨损问 而X-X层间是微弱的范德华力结合，在力的作用下，
题上做了大量的研究，来延长其使用寿命，其中在矿 MX 很容易沿层间滑动剥离，利于减摩 [4-5] . 因此，
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山机械运动部件处涂抹润滑油和润滑脂来降低摩擦 MX 具有非常优异的摩擦学性能，是一类非常有潜力
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磨损是最普遍采用的方式. 然而，目前我国煤矿生产 的可应用于多场合的材料. NbSe ，作为MX 中的1个
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正向着大型化、高产化、高效化发展，对降低煤矿机械 典型代表，相比于其他MX ，还具有很高的热稳定性
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零部件的摩擦磨损的要求更为严格，而纯润滑油的润 和超导性，在高温下环境中仍能保持着良好的润滑性
滑承载效果却十分有限，已经不能满足苛刻工况下的 能，是一种兼有导电性和润滑性的新型材料 [6-7] . 国内
需求. 近年来，纳米颗粒改性后的润滑油以其优异的 外学者曾研究过NbSe 纳米材料改性后润滑油的摩擦
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润滑承载作用，并且能有效解决机械零部件的磨损问 学性能，发现添加NbSe 后的润滑油润滑特性显著提
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题成为近年来的研究热点. Zhai等 报道了纳米金刚 升 [8-9] . 然而，据大量研究显示，多种固体润滑剂的合理
石改性后的润滑油作用下，钢-铜摩擦副的微动磨损 搭配使用比单纯一种润滑剂性能更好，这称为润滑剂
行为. 结果表明：相比于纯润滑油，纳米金刚石改性后 的协同效应，例如NbSe /RGO、NbSe /Gr、NbSe /CeNbO 4
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的润滑油使得铜合金的磨损体积下降了1个数量级， 等 [10-13] ，这些复合润滑剂均表现出很好的协同润滑
[3]
摩擦力矩下降了1/3. 姜等 研究了在长城SE级15W/30 效果.
汽油机油中添加了碳纳米管(CNTs)后，润滑油减摩耐 Ag为面心立方晶体，质软且弹性模量低，抗剪切
磨性能大幅度提升，尤其是CNTs添加质量分数为 强度小，临界值仅为90.16 MPa，因此其在常温下具有
0.05%时，效果最佳. 优良的润滑特性 [14-16] . 有关研究证实 [17-20] ，Ag纳米颗粒
过渡族金属硫硒化物(TMDs)是由1个过渡族金属 在摩擦过程中，很容易沉积在基体表面，由于摩擦热
层(M：Mo，Nb，Ta等)夹在两个(X：S，Se)族元素层之间 和剪切力的作用，软金属Ag纳米颗粒被挤压变形，在
组成X-M-X型类“三明治”夹心结构的层状化合物，其 基体表面形成超薄保护膜，以减小基体磨损. 从先前
化学计量式通常为MX ，其结构与运动示意图如图1 研究的情况可知，在润滑油中添加单相Ag或NbSe ，
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Shear force
X
M

Fig. 1 Crystal structure (a) and force motion diagram (b) of MX 2
图 1 MX 2 的晶体结构(a)和受力运动示意图(b)