机械工程学报

作者：王德祥, 张宇, 江京亮, 刘新福, 刘国梁

单位：1. 青岛理工大学机械与汽车工程学院 青岛 266520;2. 山东智连共同体轴承科技有限公司 聊城 252664

关键词：磨削,微量润滑,纳米流体,离子液体,棕榈油,镍基合金；

基金：山东省自然科学基金(ZR2022ME208)、国家自然科学基金(52074161，52005281)和泰山学者工程专项(tsqn202211177)资助项目。

为研究离子液基和棕榈油基纳米流体在微量润滑磨削界面的摩擦学机理，以[BMIM]BF4离子液和棕榈油为基液，采用五种纳米颗粒，分别制备了离子液基和棕榈油基纳米流体，开展了干磨、微量润滑和纳米流体微量润滑工况下镍基高温合金GH4169的磨削加工试验，对比分析了棕榈油基和离子液基纳米流体的微量润滑磨削加工性能，进一步揭示了其在磨粒/工件磨削界面抗磨减摩的摩擦学机理。研究表明，在降低磨削力方面，[BMIM]BF4离子液的效果较棕榈油更为显著，其法向力比棕榈油低10%以上。但棕榈油在减小磨削力比和表面粗糙度方面表现得更为显著。棕榈油只在磨粒/工件磨削界面形成了物理吸附膜，而[BMIM]BF4离子液同时形成了物理吸附膜与化学反应膜，且化学反应膜内富含低剪切强度的氟化亚铁(FeF2)。固体纳米颗粒的润滑性能排序如下：二维层状(石墨烯、二硫化钼)>三维球形(氧化铝、铜)>一维管状(多壁碳纳米管)。一维管状碳纳米管只有其轴线与磨粒运动方向垂直时才起到“类轴承”作用，二维层状的石墨烯与二硫化钼通过发生层间剪切行为起到抗磨减摩作用，高硬度类三维球形氧化铝颗粒起到“类轴承”和机械抛光作用，低硬度类三维球形铜纳米颗粒通过发生压缩变形和铺展成膜等行为形成固体润滑膜。

来源：2024年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

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