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昆明理工和猶他大學(xué)等《TRIBOL INT》：高性能高溫液壓傳動(dòng)液態(tài)金屬基SiC/石墨烯-Mo納米流體
- 分類(lèi)：公司新聞
- 作者：文章來(lái)自昆明理工大學(xué)投稿
- 來(lái)源：材料分析與應用
- 發(fā)布時(shí)間：2024-07-19 14:45
【概要描述】昆明理工大學(xué)吳張永團隊聯(lián)合美國猶他大學(xué)Shuaihang Pan團隊，和云南科威液態(tài)金屬谷研發(fā)有限公司孟仙、蔡昌禮等研究人員在《Tribology International》期刊
昆明理工和猶他大學(xué)等《TRIBOL INT》：高性能高溫液壓傳動(dòng)液態(tài)金屬基SiC/石墨烯-Mo納米流體
【概要描述】昆明理工大學(xué)吳張永團隊聯(lián)合美國猶他大學(xué)Shuaihang Pan團隊，和云南科威液態(tài)金屬谷研發(fā)有限公司孟仙、蔡昌禮等研究人員在《Tribology International》期刊
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- 作者：文章來(lái)自昆明理工大學(xué)投稿
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1.成果簡(jiǎn)介
液壓傳動(dòng)因功率密度大、易實(shí)現過(guò)載保護等獨特優(yōu)勢，在各類(lèi)機械裝備中得到了廣泛應用。隨著(zhù)航空航天、艦船技術(shù)的發(fā)展，深地、深海、外太空等資源開(kāi)發(fā)與利用，液壓傳動(dòng)系統將在更加極端的高溫寬溫變環(huán)境下服役。液壓傳動(dòng)介質(zhì)的溫度敏感性對元件性能、傳遞效率和動(dòng)作精度等具有較大影響。水、油和其他合成類(lèi)液壓傳動(dòng)介質(zhì)存在結垢、分解、蒸發(fā)、碳化等缺陷。
昆明理工大學(xué)吳張永團隊聯(lián)合美國猶他大學(xué)Shuaihang Pan團隊，和云南科威液態(tài)金屬谷研發(fā)有限公司孟仙、蔡昌禮等研究人員在《Tribology International》期刊（中科院一區Top, IF 6.2）發(fā)表題為“High-performance liquid metal-based SiC/Graphene-Mo hybrid nanofluid for hydraulic transmission”的論文（蔣佳駿博士研究生為第一作者，吳張永和Shuaihang Pan為共同通訊作者）。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金的資助以及云南省液態(tài)金屬產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心在測試分析方面的協(xié)助。
文章中創(chuàng )新性地研發(fā)了高溫性質(zhì)穩定、分散穩定、流動(dòng)性好且抗磨抗蝕性?xún)?yōu)異的高性能液態(tài)金屬基SiC/Graphene-Mo納米流體（LMNF），實(shí)現了工業(yè)級超寬/高溫30天長(cháng)循環(huán)抗磨抗蝕驗證，匹配深海、深地、深空任務(wù)周期，有望應用于極端環(huán)境重大裝備。
2.圖文導讀
該工作利用納米Mo改善液態(tài)金屬和SiC/石墨烯納米顆粒之間的相互作用能量關(guān)系，促進(jìn)這些難以結合的納米相的穩定分散，在廣泛實(shí)驗各種LMNF體系的基礎上，篩選出納米相穩定性最佳的組分，并利用SEM+EDS和CT斷層掃描證實(shí)了納米相的均勻分散（見(jiàn)圖1）。
圖1 、液態(tài)金屬基SiC/Graphene-Mo納米流體結構表征
在流變性方面，LMNF提高了其流動(dòng)穩定性和潤滑膜的可持續性。與傳統的液壓介質(zhì)相比，LMNF的粘度對溫度變化不敏感，有利于提高液壓系統在高溫寬溫變條件下的控制精度。
圖2、 磨斑微觀(guān)形貌及SEM+EDS分析
在摩擦磨損特性方面，LMNF的抗磨性能優(yōu)于純LM（見(jiàn)圖2）。與傳統液壓介質(zhì)相比，LMNF在極端載荷條件下具有更強大的承載能力，在高達200℃的溫度下具有更好的潤滑和耐磨性。對于316L摩擦副，有益的復合反應膜由SiC/石墨烯納米顆粒、各種金屬氧化物和LM-Fe合金組成，可以避免粘著(zhù)磨損，減少LM腐蝕。對于A(yíng)l2O3摩擦副，LMNF的主要優(yōu)點(diǎn)是引入SiC/石墨烯納米顆粒作為微軸承，并抑制可能的干摩擦接觸（見(jiàn)圖3）。
圖3 、潤滑機理
最后，該研究在小型工業(yè)級液壓系統中評價(jià)了LMNF的工作性能（見(jiàn)圖4），表明相較于純液態(tài)金屬而言，LMNF能夠提高了齒輪泵的容積效率，彌補LM低粘度的缺點(diǎn)。與傳統液壓油相比，LMNF的容積效率隨溫度的變化很小，其抗磨性能得到了提高，并且在高溫下可以預期LMNF的泵送效率和長(cháng)期精度。
圖4、 液壓特性實(shí)驗與實(shí)驗結果
3.小結
由于第一次將金屬基復合材料穩定性和分散性原理運用于LMNF研發(fā)，該文章中液態(tài)金屬及LMNF系統性的對比分析，對于促進(jìn)航空航天、艦船技術(shù)的發(fā)展，尤其是從傳動(dòng)角度更好實(shí)現深地、深海、外太空等資源開(kāi)發(fā)與利用，有著(zhù)重要的啟發(fā)和借鑒意義。
文獻：https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109871
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