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昆明理工和猶他大學等《TRIBOL INT》：高性能高溫液壓傳動液態金屬基SiC/石墨烯-Mo納米流體
- 分類：公司新聞
- 作者：文章來自昆明理工大學投稿
- 來源：材料分析與應用
- 發布時間：2024-07-19 14:45
【概要描述】昆明理工大學吳張永團隊聯合美國猶他大學Shuaihang Pan團隊，和云南科威液態金屬谷研發有限公司孟仙、蔡昌禮等研究人員在《Tribology International》期刊
昆明理工和猶他大學等《TRIBOL INT》：高性能高溫液壓傳動液態金屬基SiC/石墨烯-Mo納米流體
【概要描述】昆明理工大學吳張永團隊聯合美國猶他大學Shuaihang Pan團隊，和云南科威液態金屬谷研發有限公司孟仙、蔡昌禮等研究人員在《Tribology International》期刊
- 分類：公司新聞
- 作者：文章來自昆明理工大學投稿
- 來源：材料分析與應用
- 發布時間：2024-07-19 14:45
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1.成果簡介
液壓傳動因功率密度大、易實現過載保護等獨特優勢，在各類機械裝備中得到了廣泛應用。隨著航空航天、艦船技術的發展，深地、深海、外太空等資源開發與利用，液壓傳動系統將在更加極端的高溫寬溫變環境下服役。液壓傳動介質的溫度敏感性對元件性能、傳遞效率和動作精度等具有較大影響。水、油和其他合成類液壓傳動介質存在結垢、分解、蒸發、碳化等缺陷。
昆明理工大學吳張永團隊聯合美國猶他大學Shuaihang Pan團隊，和云南科威液態金屬谷研發有限公司孟仙、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基金的資助以及云南省液態金屬產品質量檢驗中心在測試分析方面的協助。
文章中創新性地研發了高溫性質穩定、分散穩定、流動性好且抗磨抗蝕性優異的高性能液態金屬基SiC/Graphene-Mo納米流體（LMNF），實現了工業級超寬/高溫30天長循環抗磨抗蝕驗證，匹配深海、深地、深空任務周期，有望應用于極端環境重大裝備。
2.圖文導讀
該工作利用納米Mo改善液態金屬和SiC/石墨烯納米顆粒之間的相互作用能量關系，促進這些難以結合的納米相的穩定分散，在廣泛實驗各種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斷層掃描證實了納米相的均勻分散（見圖1）。
圖1 、液態金屬基SiC/Graphene-Mo納米流體結構表征
在流變性方面，LMNF提高了其流動穩定性和潤滑膜的可持續性。與傳統的液壓介質相比，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、 磨斑微觀形貌及SEM+EDS分析
在摩擦磨損特性方面，LMNF的抗磨性能優于純LM（見圖2）。與傳統液壓介質相比，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，可以避免粘著磨損，減少LM腐蝕。對于Al2O3摩擦副，LMNF的主要優點是引入SiC/石墨烯納米顆粒作為微軸承，并抑制可能的干摩擦接觸（見圖3）。
圖3 、潤滑機理
最后，該研究在小型工業級液壓系統中評價了LMNF的工作性能（見圖4），表明相較于純液態金屬而言，LMNF能夠提高了齒輪泵的容積效率，彌補LM低粘度的缺點。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的泵送效率和長期精度。
圖4、 液壓特性實驗與實驗結果
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，該文章中液態金屬及LMNF系統性的對比分析，對于促進航空航天、艦船技術的發展，尤其是從傳動角度更好實現深地、深海、外太空等資源開發與利用，有著重要的啟發和借鑒意義。
文獻：https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109871
來源：文章來自昆明理工大學投稿
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