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立方氮化硼CBN單晶潤滑的原因分析
2021.05.31
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  100多年前,有一種除了結構以外,連性能都與石墨非常相近的材料問(wèn)世,是立方氮化硼CBN單晶,它是由百分之56的氮原子和百分之46的硼原子所構成的晶體,具體詳情一起來(lái)看看吧。


  立方氮化硼CBN單晶具有很多優(yōu)異的性能,其中尤為顯著(zhù)也令人稱(chēng)道的是它很“滑”。CBN單晶的晶格結構和石墨十分相似,硼原子和氮原子交錯排列,組成一張六邊形為單位的無(wú)限邊界網(wǎng)絡(luò ),即單層h-BN;當很多層這樣的網(wǎng)絡(luò )沿著(zhù)c軸方向以ABAB……


  在每一個(gè)原子層內,硼原子和氮原子之間都由強 力的sp2雜化共價(jià)鍵相連接,鍵長(cháng)為a=b=0.2504nm;每相鄰的兩層原子層之間能夠依靠較弱的原子間作用力相連接,鍵長(cháng)c=0.6661lnm。所以,h-BN在c軸方向上結合力很小,原子間的距離又大,層與層之間很容易滑動(dòng),即使在高溫下也有著(zhù)很好的潤滑性。


  一般來(lái)說(shuō),潤滑油添加劑都是通過(guò)改變吸附在運動(dòng)體表面的潤滑油油膜形式,防止摩擦副表面在相互運動(dòng)時(shí)發(fā)生粗糙表面微凸體的接觸,從而提高表面的潤滑性和抗磨性。目前,利用納米潤滑材料制備潤滑添加劑,是提高潤滑油減摩抗磨性能的主要手段。


  這些納米材料在潤滑油中主要發(fā)揮兩個(gè)作用,一是“微型球軸承效應”;二是“自修復效應”。它們會(huì )在摩擦副運動(dòng)工作時(shí)進(jìn)入摩擦副表面,改變摩擦副之間的摩擦方式——從純滑動(dòng)摩擦轉變?yōu)榛瑒?dòng)與滾動(dòng)復合摩擦,由于滾動(dòng)摩擦的摩擦系數要比滑動(dòng)摩擦小一個(gè)數量級,因此摩擦磨損得以下降。


  層狀結構的立方氮化硼CBN單晶作為一種優(yōu)良固態(tài)潤滑劑,相對于液態(tài)或半固態(tài)潤滑劑具有承載能力高、高溫下穩定性好、穩定的物理性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。它可以分散在耐熱潤滑油脂、水或溶劑中,噴涂在摩擦表面上,待溶劑揮發(fā)而形成干膜;也可填充在樹(shù)脂、陶瓷、金屬等表層作為耐熱高溫自潤滑材料。


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