Page 96 - 摩擦学学报2025年第4期

584 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

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导致微点蚀的出现. 同样Zhou等 发现当接触压力从 搅拌1 h后静置分层，将上层有机相旋蒸得到D2EHPA
1.5 GPa增加到2.5 GPa后，齿轮疲劳寿命缩短了高达 修饰的纳米LaF ，具体制备方法详见相关文献[34].
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6倍. 此外需要指出的是，宏观点蚀在经历足够多的纯 1.2 润滑剂的配制
滚动接触循环下就会发生，但微点蚀通常是在滑滚条 将LaF 纳米微粒按最佳添加浓度(质量分数，0.4%)
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件下萌生的. 在混合润滑状态下，随着滑滚比的增大， 添加到齿轮油中，超声分散均匀，其光学照片如图1所
摩擦力会因粗糙峰的直接接触而呈上升趋势，摩擦力 示，配制润滑剂的有关黏度参数列于表1中.
导致亚表面材料向表面转移，导致局部应力集中，促
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进摩擦表面微点蚀的萌生 . Wang 将MPR试验机的 (a) (b)
滑滚比从0.5%逐步提高到2%和5%，结果辊子表面微
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点蚀程度逐步恶化. Cen等 发现随着SRR的增大，辊
子的磨损量会有所增加，但摩擦力的变化不大，同时
SRR较高时辊子表面的微点蚀凹坑较少，可能是较高

的磨损擦掉了表面的微点蚀.
LaF 具有近似层状的结构，相对较低的硬度、较
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高的热稳定性和化学稳定性等特性，有望成为耐高
温、高性能和无污染的自修复新型添加剂，但团聚问
Fig. 1 Optical photographs of gear oils: (a) gear oil;
题限制了其在齿轮油中的应用 . 本课题组利用表面
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(b) gear oil containing nano LaF 3
修饰的方法制备了D2EHPA修饰LaF 纳米微粒，具有 图 1 齿轮油的光学照片：(a)齿轮油；
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较好的油溶性、优异的减摩抗磨及极压性能 . 基于 (b)含有纳米LaF 3 的齿轮油

以上内容，本文中借鉴FZG台架试验连续加载的方
式，通过不断增大接触压力，利用SRV-5摩擦磨损试 表 1 配制润滑剂的相关黏度参数
Table 1 Relevant viscosity parameters for
验机在纯滑动的点接触形式下研究LaF 纳米微粒在 formulated lubricants
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齿轮油中的抗微点蚀行为，最大赫兹接触压力(3.8 GPa)
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Kinematic viscosity/(mm /s)
远大于FZG台架试验规定的3.2 GPa，以期通过增大接 Lubricants 40 ℃ 100 ℃ Viscosity index
触压力和滑滚比(SRR)促使微点蚀出现的时间提前， Gear oil 65.72 11.67 174.7
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以期实现短时高效的效果 . 通过对磨损形貌的三维 0.4% LaF 3 + gear oil 53.72 9.99 175.6
分析、SEM表征及机理研究，系统分析LaF 纳米微粒
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摩擦学与抗微点蚀行为的内在联系，为开发抗微点蚀 1.3 微点蚀测试
采用SRV-5摩擦磨损试验机(德国Optimol)考察
纳米添加剂提供试验与理论基础.

LaF 纳米微粒在最佳添加浓度下对齿轮油抗点蚀性
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1 试验部分 能的影响. 试验条件为温度75 ℃，频率为25 Hz，行程为

1.1 试验材料 5 mm，初始载荷为50 N，每隔30 min增加100 N，进行4
GCr15标准钢块，购于苏州机械加工公司，厚度 次独立试验，最大载荷分别为250、350、450和550 N，
为7.9 mm，直径为24 mm，表面经过抛光处理后平均 具体过程如图2所示.

表面粗糙度为0.016 μm. GCr15标准钢球购于上海钢 1.4 微点蚀量化分析与表征
球有限公司，直径为10 mm，洛氏硬度(HRC)为63，粗 为表征纳米LaF 对齿轮油在接触疲劳过程中抗
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糙度(R )为0.05 μm. 所用润滑油为全配方齿轮油75 W- 微点蚀行为的影响，利用三维形貌仪(Contour GT-K，
a
85(VG 68)，由中国科学院上海高等研究院提供. 所用 德国Bruker)分析接触疲劳试验中表面形貌的演变、粗
纳米添加剂是本课题组使用萃取法制备的D2EHPA修 糙度的变化以及对微点蚀进行量化分析. 在每次试验
饰的纳米LaF ，粒径在10~20 nm之间，合成步骤如下： 结束后观察样品表面，并用三维形貌仪采集样品的磨
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首先将一定量的LaCl ·7H O和100 mL去离子水加入 损(深度和体积)和微点蚀数据(深度和体积)，同时获
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500 mL三口烧瓶中，搅拌状态下加入NaF溶液，反应 得磨痕表面粗糙度. 试验结束后，通过场发射扫描电
30 min后加入含有一定量D2EHPA的石油醚溶液，继续 子显微镜(SEM，NovaNanoSEM450，美国 FEI 公司)观