论文部分内容阅读
高温合金在精密以及超精密磨削时,需使用磨削液来散热和润滑,由此提高磨削效率和质量。但由于传统磨削液中含有有毒的添加剂,导致在使用过程中会对人体以及环境带来危害。纳米流体具有高效的换热能力,且环保无害。近年来,在此基础上提出将多种纳米粒子添加至基液中制备成混合纳米流体,而兼具不同粒子的性能,提高基液的冷却润滑性能。本文以去离子水为基液,添加多壁碳纳米管(MWCNTs)、二硫化钼(Mo S2)和离子液体([EMIm]BF4)研制而成IL-MWCNTs/Mo S2混合纳米流体,并作为磨削液。首先,对其分散稳定性、摩擦学性能以及热物性能进行了实验研究并对其抗磨减摩的作用机理进行了探讨。其次,分别将传统磨削液和IL-MWCNTs/Mo S2混合纳米流体应用于加压内冷却磨削高温合金中,并对比分析了在两种冷却润滑介质下的磨削温度和表面完整性。因此,通过设计制备一种绿色磨削液并应用至加压内冷却磨削中,进而实现航空构件绿色精密加工。论文的主要内容如下:(1)采用“两步法”制备IL-MWCNTs/Mo S2混合纳米流体,通过物理方法和化学方法来提高分散稳定性,并分析了其分散稳定性能。首先,通过[EMIm]BF4和MWCNTs之间的π-π作用来改善MWCNTs在基液中的分散性。进而以吸光度为分析指标,来对比分析了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阿拉伯树胶(GA)和聚乙二醇600(PEG600)对IL-MWCNTs/Mo S2混合纳米流体整个体系分散稳定性的影响,选择效果最佳的作为IL-MWCNTs/Mo S2混合纳米流体的分散剂。最后,对其在最佳分散剂下的混合纳米流体的粒径进行分析。(2)分析了IL-MWCNTs/Mo S2混合纳米流体的摩擦学性能和热物性能。通过摩擦磨损实验研究,研究MWCNTs和Mo S2不同配比方式(质量比)对去离子水的摩擦学性能的影响,由此确定MWCNTs和Mo S2之间最佳配比方式。并结合X射线电子能谱(XPS)的分析结果,探讨其抗磨减摩机理。其次,利用接触角测量仪、导热系数仪和旋转粘度计对最佳配比的IL-MWCNTs/Mo S2混合纳米流体的接触角、导热系数和黏度进行测量。(3)将所制备的IL-MWCNTs/Mo S2混合纳米流体作为加压内冷却磨削实验的冷却润滑介质。在相同实验参数下,以工件表面完整性和磨削温度为分析指标,对比分析IL-MWCNTs/Mo S2混合纳米流体和传统磨削液的磨削性能。并对IL-MWCNTs/Mo S2混合纳米流体在磨削区中的作用机理进行了探究。