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和去离子水并研磨5min,MoS2占总液体的质量分数为1.2%,GA为0.1%。依次磁力搅拌、超声振动 各30min,制备得到MoS2纳米流体:(3)将上述MWCNTs纳米流体与MoS2纳米流体以质量比1: 1混合,依次磁力搅拌、超声振动各30mi,即制备得到复合纳米流体。试验中,磁力搅拌转速为 500rpm,超声功率为200W,40KHz:制备过程中添加微量GA作稳定剂使用。纳米流体用于摩擦学 性能测试与材料本身热物性的对比,无防锈剂等特殊功能添加剂,在加工领域及其他应用环境中可 按需添加。 1.2表征与摩擦试验细节 采用X射线衍射仪(XRD,日本理学,Ultima IV,日本)对购入的纳米颗粒的粉末的晶体结构 进行表征,衍射角(20)设为10~90°。采用共聚焦拉曼光谱仪(雷尼绍,inVia,英国)对纳米颗 粒的改性情况进行表征,扫描范围为50-3500cm。采用纳米粒度电位分析仪(马尔文,ZEN3700, 英国)对纳米流体的粒径与Zta电位进行测试,采样数为100,每个样品测试3次。此外,热物性 试验采用导热系数测量仪(Hot Disk,TPS2500S,瑞典)和流变仪(安东帕,MCR-301,奥地利) 分别测试纳米流体导热系数和粘度。其中,导热系数测试采用瞬态平板热源法,检衡深度为5.5~6mm: 粘度测试中剪切速率为0.098~500s,对应的转子转速为0.078~389.7rmn人来样点数为60。 摩擦试验在材料表面性能综合测试仪(兰州中科凯华科技,C℉,中国上完成,对磨件为 GCr15轴承钢钢球(直径6mm),基底为镍基高温合金GH4169(20x25N0mm),其化学组成如表3 和表4所示。试验温度为室温,载荷为90N,往复滑动速度为100myl,往复摩擦距离为5mm, 对磨时间为30mi。试验固定滴落100uL流体样品至基底表面:每次对磨结束后更换钢球和基底。 采用超景深三维显微系统(基恩士,VH-5000,日本)观测磨痕形貌与提取磨痕轮廓,每个磨痕上 选3处不同位置测量并取其平均值用于体积磨损率的计算,如式(1)所示: K= A×L F xS 其中K-体积磨损率(mm3N-lml):A-横截面积(nm L-磨痕长度(mm):S-总摩擦长度(mm): F-法向载荷(N)。 表3 GCr15轴承钢的主要化学组成 Table 3 The main chemical composition of GCr15 bearing steel(wt%) Element Cr Mn Si Ni Cu Fe .4 0.95 0.25 0.15 Content 1.65 .05 045 0.35 ≤0.3 ≤0.25 Bal. 镍基高温合金GH4169的主要化学组成 Table 4The main chemical composition of GH4169 super-alloy (wt.%) Element r Nb Mo T Al Fe Conten 18.8 5.27 2.99 1.02 0.50 Bal. 2结果与讨论以 2.1XRD和拉曼光谱分析 XRD用于表征纳米颗粒纯度和的晶相结构特征。图3为纳米颗粒MWCNTs、MoS2的测试结果。 其中,MWCNTs纳米颗粒的XRD强衍射峰出现在26.016°,42.700°和44.506°,分别对应(002),(100) 和(101)晶面。这几组衍射峰虽与石墨类似4,表现出六方晶系的衍射特征,但二者区别在于同一层 片内MWCNTs沿轴向排布更紧密,因此谱图中无其他强衍射峰出现。当然,受制备工艺和纯度的 影响,MWCNTs内部存在极少量的非晶碳相或石墨相1)。MoS2纳米颗粒的XRD强衍射峰出现在 14.339°,32.965°,39.64°,49.780°,58.515°,这与六角相MoS2标准谱相对应,分别为002),(100), (103),(105)和(110)晶面,由此说明购入的颗粒符合2H型六方晶系特征6,材料无其他掺杂或污染。和去离子水并研磨 5min,MoS2占总液体的质量分数为 1.2%, GA 为 0.1%。依次磁力搅拌、超声振动 各 30min,制备得到 MoS2纳米流体;(3)将上述 MWCNTs 纳米流体与 MoS2纳米流体以质量比 1: 1 混合,依次磁力搅拌、超声振动各 30min,即制备得到复合纳米流体。试验中,磁力搅拌转速为 500rpm,超声功率为 200W,40KHz;制备过程中添加微量 GA 作稳定剂使用。纳米流体用于摩擦学 性能测试与材料本身热物性的对比,无防锈剂等特殊功能添加剂,在加工领域及其他应用环境中可 按需添加。 1.2 表征与摩擦试验细节 采用 X 射线衍射仪(XRD,日本理学,Ultima IV,日本)对购入的纳米颗粒的粉末的晶体结构 进行表征,衍射角(2θ)设为 10~90°。采用共聚焦拉曼光谱仪(雷尼绍,inVia,英国)对纳米颗 粒的改性情况进行表征,扫描范围为 50~3500 cm-1。采用纳米粒度电位分析仪(马尔文,ZEN3700, 英国)对纳米流体的粒径与 Zeta 电位进行测试,采样数为 100,每个样品测试 3 次。此外,热物性 试验采用导热系数测量仪(Hot Disk,TPS2500S,瑞典)和流变仪(安东帕,MCR-301,奥地利) 分别测试纳米流体导热系数和粘度。其中,导热系数测试采用瞬态平板热源法,检测深度为 5.5~6mm; 粘度测试中剪切速率为 0.098~500s-1,对应的转子转速为 0.078~389.7r·min-1,采样点数为 60。 摩擦试验在材料表面性能综合测试仪(兰州中科凯华科技,CFT-I,中国)上完成,对磨件为 GCr15 轴承钢钢球(直径 6mm),基底为镍基高温合金 GH4169(20×25×10mm),其化学组成如表 3 和表 4 所示。试验温度为室温,载荷为 90N,往复滑动速度为 100mm·s -1,往复摩擦距离为 5mm, 对磨时间为 30min。试验固定滴落 100μL 流体样品至基底表面;每次对磨结束后更换钢球和基底。 采用超景深三维显微系统(基恩士,VHX-5000,日本)观测磨痕形貌与提取磨痕轮廓,每个磨痕上 选 3 处不同位置测量并取其平均值用于体积磨损率的计算,如式(1)所示: = A L K F S   (1) 其中 K-体积磨损率(mm3N-1m-1);A-横截面积(mm2);L-磨痕长度(mm);S-总摩擦长度(mm); F-法向载荷(N)。 表3 GCr15轴承钢的主要化学组成 Table 3 The main chemical composition of GCr15 bearing steel (wt.%) Element Cr C Mn Si Ni Cu Fe Content 1.4 ~1.65 0.95 ~1.05 0.25 ~0.45 0.15 ~0.35 ≤0.3 ≤0.25 Bal. 表4 镍基高温合金GH4169的主要化学组成 Table 4 The main chemical composition of GH4169 super-alloy (wt.%) Element Ni Cr Nb Mo Ti Al Fe Content 53.4 18.8 5.27 2.99 1.02 0.50 Bal. 2 结果与讨论 2.1 XRD 和拉曼光谱分析 XRD 用于表征纳米颗粒纯度和的晶相结构特征。图 3 为纳米颗粒 MWCNTs、MoS2的测试结果。 其中,MWCNTs 纳米颗粒的 XRD 强衍射峰出现在 26.016°,42.700°和 44.506°,分别对应(002),(100) 和(101)晶面。这几组衍射峰虽与石墨类似[14],表现出六方晶系的衍射特征,但二者区别在于同一层 片内 MWCNTs 沿轴向排布更紧密,因此谱图中无其他强衍射峰出现。当然,受制备工艺和纯度的 影响,MWCNTs 内部存在极少量的非晶碳相或石墨相[15]。MoS2 纳米颗粒的 XRD 强衍射峰出现在 14.339°,32.965°,39.64°,49.780°,58.515°,这与六角相 MoS2 标准谱相对应,分别为(002),(100), (103),(105)和(110)晶面,由此说明购入的颗粒符合 2H 型六方晶系特征[16],材料无其他掺杂或污染。 录用稿件,非最终出版稿
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