微纳米颗粒作为润滑添加剂能够显著的改善摩擦副的润滑状态，降低摩擦磨损，具有广阔的应用前景。但由于制备方法、工艺和成本的局限，难以满足规模化应用的需求。目前，研发能够规模化应用的功能全面、成本低、无污染的自修复材料，已成为世界各国的研究热点。近年来以天然蛇纹石矿物为代表的“摩擦改进剂”用于金属摩擦表面的自修复，已经受到国内外研究者的广泛关注。凹凸棒石具有与蛇纹石矿物相似的化学成分和晶体结构，其矿物为粘土矿，颗粒为天然一维纳米纤维，因此本论文选择凹凸棒石作为研究对象，对其用作润滑油添加剂的摩擦学性能及自修复机理进行了系统的研究。
论文以经工业提纯的凹凸棒石作为研究对象，首先采用多种分析测试手段对其晶体结构及理化特性进行了系统分析，对不同预处理工艺对其晶体结构和性能的影响进行了研究，并采用硅烷偶联剂 KH-550对凹凸棒石进行了表面改性，分析了改性效果和改性机理。
分别测试了凹凸棒石作为添加剂在三种典型润滑油中试件的摩擦学性能，分析了试件磨损表面形貌、元素分布和物相组成，并对其减摩抗磨性能机理进行了初步探讨。凹凸棒石在三种典型的润滑油中均有效降低了试件的摩擦系数和磨损率，表现出优良的减摩抗磨性能。并且，凹凸棒石的加入可在试件磨损表面形成非连续的自修复膜。
分别考察了不同摩擦环境因素（载荷、频率和试验温度）、预处理工艺参数（热处理温度、酸处理浓度）及线接触模式下凹凸棒石作为添加剂在矿物基础油150SN中试件的摩擦学性能，并对试件磨损表面进行了形貌和元素组成分析。研究表明：凹凸棒石的加入在不同摩擦环境因素条件下试件均表现出优良的减摩抗磨性能，且磨损表面发现了自修复膜的存在。线接触模式下，凹凸棒石的加入也使试件表现出了较好的减摩抗磨性能，磨损表面形成厚度约3μm主要由纳米晶和非晶构成的自修复膜。
将有机钼与凹凸棒石复合加入润滑油中进行摩擦学试验，分别在不同摩擦副接触方式、不同载荷和不同频率条件下测试了有机钼与凹凸棒石之间的协同作用，结果表明：在试验所用参数条件下，有机钼与凹凸棒石之间均体现出正的协同作用，表现出优于凹凸棒石单独存在时的减摩抗磨性能。
将纳米铜与凹凸棒石复合加入润滑油中进行摩擦学试验，分别在不同摩擦副接触方式、载荷和频率条件下测试了纳米铜对凹凸棒石摩擦学性能的影响。在试验所用参数条件下，纳米铜进一步提高了凹凸棒石的减摩抗磨性能。
本文的研究结果表明：凹凸棒石用于润滑油添加剂，有效降低了试件的摩擦系数和磨损率，表现出优良的减摩抗磨性能，并可在试件磨损表面形成自修复膜。而凹凸棒石与减摩添加剂有机钼以及纳米铜的复合，可进一步提高其减摩抗磨性能。因此，将凹凸棒石作为“摩擦改进剂”用于金属摩擦表面的自修复，具有很好的应用前景。本文的研究为凹凸棒石作为优质、高效的自修复材料及其将来在工程上的规模应用，提供了理论基础和工程佐证。

    doi：
    10.7666/d.D749660
    关键词：
    纳米凹凸棒石 润滑油添加剂 摩擦学性能 表面自修复
    作者：
    王利民
    学位授予单位：
    哈尔滨工程大学
    授予学位：
    博士
    学科专业：
    材料学
    导师姓名：
    徐滨士
    学位年度：
    2015
    语种：
    中文
    分类号：
    TE624.82 TB383
    在线出版日期：
    2016年05月04日（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）