【摘 要】
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电接触现象广泛存在于各种电力场合,电接触的性能是影响其安全运行的主要因素。电接触部位通常伴有过热、导电性差、易磨损等问题,因此需要在电接触处部位涂敷润滑脂。为制备兼具优异的摩擦学性能与导电性能较好的润滑脂,本文选择具有独特的自润滑性、良好的导电性的纳米碳材料作为润滑脂添加剂,但纳米碳材料与基础脂的相容性差,因此本文制备了离子液体修饰的几种纳米碳材料,并将其作为润滑脂添加剂,考察润滑脂的理化性能、载
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电接触现象广泛存在于各种电力场合,电接触的性能是影响其安全运行的主要因素。电接触部位通常伴有过热、导电性差、易磨损等问题,因此需要在电接触处部位涂敷润滑脂。为制备兼具优异的摩擦学性能与导电性能较好的润滑脂,本文选择具有独特的自润滑性、良好的导电性的纳米碳材料作为润滑脂添加剂,但纳米碳材料与基础脂的相容性差,因此本文制备了离子液体修饰的几种纳米碳材料,并将其作为润滑脂添加剂,考察润滑脂的理化性能、载流和非载流下的摩擦学性能。主要研究内容和结果如下:(1)以不同碳链长的离子液体为修饰剂,通过机械研磨法制备离子液体修饰的碳纳米管,并将其作为润滑脂添加剂,考察不同添加剂含量的润滑脂的摩擦学性能和导电性能。实验发现,在设定的载荷50N、75N、100N及125N下,载荷为125N时,0.15%[C14mim][NTf2]+MWCNTs润滑脂的减摩抗磨效果较好;在设定的载荷为10N、电压为 500mV、1500mV 时,0.15%[EMIm][NTf2]+MWCNTs润滑脂的减摩、抗磨性能和导电性能最好,载流磨痕表面分析表明,磨痕表面出现了碳纳米管物理沉积膜和摩擦化学反应膜。(2)以石墨烯、石墨、银粉为复合锂基润滑脂添加剂,考察不同添加剂对润滑脂摩擦性能和导电性能的影响。摩擦实验表明,在设定的载荷25N、50N、100N及150N下,载荷为50N、150N时,0.2%石墨烯润滑脂的减摩抗磨效果最好;在设定的载荷为15N、电压为1500mV条件下,0.2%石墨烯润滑脂的摩擦学性能和导电能力最好,其主要原因是由于石墨烯独特的微观结构以及在摩擦表面形成的润滑保护膜有关。(3)以离子液体修饰石墨烯、离子液体修饰石墨为复合锂基润滑脂添加剂,考察不同添加剂对润滑脂摩擦学性能和导电性能的影响。摩擦实验表明,在设定的载荷 25N、50N、100N 及 150N 下,载荷 150N 时,0.3%[C14mim][N Tf2]+Graphene润滑脂的减摩抗磨性能较好;在设定的载荷为15N、电压为500mV、1500mV条件下,0.3%[EMIm][NTf2]+Graphene润滑脂的接触电阻、摩擦系数、磨痕宽度最小。0.3%[EMIm][NTf2]+Graphene润滑脂的磨痕表面质量较好,润滑机理研究认为与磨痕表面物理吸附膜和化学反应膜形成的边界润滑膜有关。(4)利用ANSYS有限元分析模拟仿真载流条件下铜摩擦副下的应力、应变,电压、电流和温度等情况。结果表明,铜-铜摩擦副间施加载荷25N、电流1.5A时,接触区域的应力应变、电流密度、发热量和温度最高。
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