生物質燃油碳煙顆粒干摩擦特性研究.pdf

1、生物質能源是重要的可再生清潔能源之一，生物質是地球上最普遍的可再生清潔能源，是目前最有希望的替代燃料之一。經過乳化的方法制取的微乳化生物質燃油的理化性能與0＃柴油接近，可直接應用于柴油機中。柴油機在工作的過程中會不可避免的產生碳煙顆粒，會加劇發(fā)動機的關鍵零部件的磨損。由于生物質燃油的成分非常的復雜，燃燒產生的碳煙顆粒在形態(tài)、結構和組分與0＃柴油碳煙顆粒有一定的差異。
　　本文研究微乳化生物質燃油碳煙顆粒自身在摩擦副界面的干摩擦特性

2、，與0＃柴油碳煙顆粒進行比較。通過分析微乳化生物質燃油碳煙顆粒和柴油碳煙顆粒的磨損機理，期望尋求一種可以降低微乳化生物質燃油碳煙顆粒對摩擦副磨損的方法。這不僅可以為解決發(fā)動機處于極端工況下的摩擦磨損提供參考，同時可以為考察在摩擦力作用下誘導碳煙顆粒在摩擦副界面發(fā)生結構轉變提供依據。具體內容如下:
　　1.使用實驗室自制的碳煙捕集器獲取生物質燃油碳煙顆粒和柴油碳煙顆粒，利用激光粒度儀、激光共焦顯微拉曼光譜儀、元素分析儀和X射線光電子

3、能譜儀對其性能進行表征。研究結果表明:生物質燃油碳煙顆粒(BS)的平均粒徑(12.240μm)稍低于柴油碳煙顆粒(DS)(17.409μm);生物質燃油碳煙顆粒的石墨化程度(R=2.982)稍高于柴油碳煙顆粒(R=3.647);生物質燃油碳煙顆粒和柴油碳煙顆粒的組分大致相同，生物質燃油碳煙顆粒的氧元素含量高于柴油碳煙顆粒;由于生物質原油的復雜性導致生物質燃油碳煙顆粒中官能團的含量較高。
　　2.在往復干摩擦條件下，考察了生物質燃油

4、碳煙顆粒和柴油碳煙顆粒的摩擦學特性。研究結果表明:在干摩擦往復摩擦條件下，當0＃柴油碳煙顆粒和生物質燃油碳煙顆粒存在摩擦副界面時，摩擦副的摩擦系數降低，磨損量減小，表明兩種碳煙顆粒均可減輕往復干摩擦條件下鑄鐵摩擦副的摩擦磨損;生物質燃油碳煙顆粒對摩擦副的抗磨減摩效果優(yōu)于柴油碳煙顆粒，原因歸于生物質燃油碳煙顆粒的石墨化程度比柴油碳煙顆粒高，且生物質燃油碳煙顆粒中氧元素含量高于柴油碳煙顆粒;兩種碳煙顆粒的抗磨減摩機制歸于摩擦誘導碳煙顆粒的結

5、構發(fā)生無序化到有序化的轉變，并且摩擦誘導鐵基材料發(fā)生氧化，生成的鐵基氧化物與碳煙顆粒在摩擦副界面共同形成復雜的潤滑防護膜。
　　3.在往復干摩擦條件下，考察表面織構化對生物質燃油碳煙顆粒干摩擦的影響。研究結果表明:適宜的表面織構化可以在一定程度內降低摩擦副的摩擦系數，提高生物質燃油碳煙顆粒的抗磨損能力，摩擦副的摩擦系數隨凹坑面積占有率的增大而減小;在相同的織構化密度下，摩擦副的摩擦系數隨載荷的增大而減小，往復頻率的變化對摩擦副的摩

6、擦系數影響規(guī)律性不強;織構化表面的碳煙顆粒未發(fā)生明顯的石墨化轉變。
　　4.在往復干摩擦條件下，考察了摩擦催化劑(TiF3)對微乳化生物質燃油碳煙顆粒的干摩擦特性的影響。研究結果表明:生物質燃油碳煙顆粒中加入一定含量的摩擦催化劑可以使摩擦副表面的摩擦邊界膜更穩(wěn)定，降低摩擦系數，添加量為10wt％時減摩效果最好，摩擦系數降幅為18.3％;加入摩擦催化劑之后，碳煙顆粒的有序化轉變程度降低;生物質燃油碳煙顆粒中加入摩擦催化劑后，磨痕表面