國內流變儀測試潤滑脂流變性方法淺談

孫輝　崔陽　王明偉　李明慧

摘 要：文章概述了國內研究潤滑脂流變性的測試方法，并進行了分析。希望通過文章的分析對未來利用流變儀研究潤滑脂流變學特性有所幫助。

關鍵詞：流變儀；潤滑脂；測試方法

引言

1928年，流變學的奠基人賓漢根據古希臘哲學家赫拉克利特“一切皆流”，提出了“流變學”Rheology這一學科名[1]。流變學是研究材料變形與流動的一門科學。它主要是從τ、ε、T、r′和t等方面研究牛頓流體和非牛頓流體[2]。本文概述了國內研究潤滑脂流變性的測試方法，并進行了分析。

1 國內流變儀使用描述

目前，國內研究潤滑脂流變性使用的流變儀有：德國哈克150、RS6000、R/S流變儀，美國TA AR550、AR2000ex流變儀，奧地利Anton Paar MCR301、302流變儀。

2 國內流變試驗

設定剪切應力符號τ，剪切速率符號r′，溫度符號T，時間符號t，表觀粘度符號η，應變符號ε。

王曉力等[3]，設定r′0.01s-1和r′0-500（1.5min）-500（2min）-0s-1（1.5min），分別測量9種潤滑脂在15℃、30℃、50℃、70℃、90℃條件下的強度極限和τ值。

張國亮等，設定r′1000s-1，T5-80℃，t30min，測量5種復合潤滑脂穩定性；r′4s-1-1500s-1-4s-1，取點間隔10s/點，測量復合潤滑脂屈服τ和η變化。

徐楠等，設定r′0.01s-1和100s-1，測量潤滑脂網絡結構強度和體系穩定性。

史燕等，設定錐板間隙0.05mm，t600s，r′0-3000s-1，T25、50、75、100℃；r′0s-1-3000s-1-3000s-1（60s）-0s-1；錐板間隙0.05mm，t600s，T25℃，速度200、400、600、800、1000r/min；t600s，T25℃，r′為0-3000s-1，錐板間距0.05、0.1、0.2mm，分別測量鋰基脂的黏度隨T的上升而下降；相同r′下黏度、τ、觸變環面積增大；τ隨t增大而減小；黏度隨r′的增大逐漸減小。

吳迪等，設定r′0.001s-1-100s-1，結果表明：鋰基脂在高r′時，τ隨基礎油黏度的增加而減小。

李靜等[4]，設定r′0.00001-10000s-1，T25℃，測量鋰基脂τ隨r′的增加而增加；T25℃，τ1-1000Pa，測量鋰基脂隨τ的增加η逐漸降低；瞬態試驗，T25℃，τ1-3000Pa，測量鋰基脂隨t的增大ε增加。

姚立丹等[5]，設定r′0.1-100s-1，T30-70℃、80-100℃、110-135℃、140-180℃，測量鋰基脂的η在70-100℃、>135℃產生平臺區；r′5s-1-50s-1-5s-1，T0-200℃，測量80℃左右鋰基脂的觸變環面積最大值。

米紅英等[6]，設定r′0.00001-100s-1，T80、120、150℃，測量低速時復合稠化劑和基礎油黏度高的潤滑脂η和τ較大。

張鋒等，設定r′0.1-100s-1，T20℃，測量含納米微粒鋰基脂的η隨納米微粒含量的增加而增大。

周維貴等[7]，設定r′0.01～1000s-1，T25℃，測量隨稠化劑含量增加屈服τ增大；25℃時，r′2s-1-50s-1-2s-1，測量不同稠化劑含量的鋰基脂存在明顯的剪切變稀現象；恒定角速度10rad/s，T25℃，測量鋰基脂在低r′下結構破壞率與恢復率最大。

吳寶杰等[8]，程金山等，設定r′0.01-100s-1，T80、120、150℃，測量復合鋰基脂在3種測試T下η隨r′的增加逐漸降低。

毛菁菁等，設定τ1-10000Pa（25℃）、10-100000Pa（-40℃），測量損耗系數小時復合鋰基脂脆性大，損耗系數大時復合鋰基脂更容易鋪展。

岳利義等[9]，設定r′0.08s-1-100s-1-0.08s-1，30個點，10s取1點。測量石蠟基基礎油潤滑脂皂份含量最高，觸變安定性最好。

沈鐵軍等，設定T25℃，r′0.08s-1-500s-1（1.5min）-500s-1（10min）-0.08s-1（1.5min），測量鋰鈣基脂隨靜態熱老化t的延長，觸變環面積逐漸增大；T25℃，恒定角頻率6.28rad/s，ε0.01-100%，測量經熱老化試驗后鋰-鈣基脂剪切變稀，結構穩定性變差；恒定r′500s-1，剪切t10min，然后固定ε0.03%，頻率1Hz，振動掃描10min，測量隨老化t延長儲能模量逐漸減小。

劉建秀等，設定r′0.01s-1-1000s-1-1000s-1（200s），測量潤滑脂具有威森伯格效應；強迫振蕩，τ1Pa，頻率1Hz，持續500s，測量三種潤滑脂的恢復能力順序，且恢復速率在前100s內最快。

何燕等，設定T25℃、130℃，r′2s-1-50s-1-2s-1，測量3種高溫脂η均隨r′的升高而降低；恒定角速度10rad/s，ε0.001-1%，T25℃、130℃，測量高溫時3種高溫脂均更易從以彈性為主轉向以黏性為主。

周偉東等[10]，設定T25℃，r′0～50s-1，測量添加T602的鋰基脂抗剪切能力最差，而長t靜置后結構恢復能力最強；T25℃，ε0.01-100%，測量加入增黏劑后鋰基基礎脂的彈性模量減小，形變增大。

3 分析

目前，國內建立了潤滑脂旋轉穩態和震蕩動態流變測試，研究潤滑脂的流變性。在τ-T研究中，T集中在180℃及180℃以下，對大于180℃的τ隨T變化尚未見文獻報道；r′設定在0.00001-1000s-1之間，數值設定差異較大；觸變環面積評價潤滑脂觸變性報道較多，r′范圍最小2-50-2s-1，最大0-3000-0s-1，T和保留t各不相同，但如何設定相應的r′、t，尚未見相應的文獻報道；關于震蕩動態τ掃描測量潤滑脂流變性，有關參數設定的依據也尚未見文獻報道。

近年來，國內采用流變儀測量潤滑脂流變學特性的研究越來越引起研究人員的注意，并取得了一定的成果。目前采用流變儀研究潤滑脂流變學特性主要分為旋轉穩態測試和震蕩動態測試兩種，但測試條件各不相同，建立方法的依據也盡不相同，且依據不是很充分，絕大部分測試人員采用的是平行板試驗。研究方法多在各自的特定條件下進行，與實際工況多有不符，造成理論與實際應用的差異。筆者認為，考察實際工作環境參數，轉換為流變參數，建立合適的潤滑脂流變學測量方法，是未來利用流變儀研究潤滑脂流變學特性的重要方向。

參考文獻

[1]王振東.流變學的研究對象[J].力學與實踐，2001，23（4）：68-71.

[2]周維貴，等.基礎油對鋰基潤滑脂流變性的影響[J].潤滑與密封，2016，41（9）：88-91.

[3]王曉力，等.國產潤滑脂流變參數的確定與研究[J].摩擦學學報，1997，17（3）232-237.

[4]李靜，等.鋰基潤滑脂屈服τ測定方法的探討[J].潤滑與密封，2007，32（4）：167-169.

[5]姚立丹，等.鋰基潤滑脂流變學的特性[J].石油學報，2011（增刊）：1-5.

[6]米紅英，等.高原地區車輛輪轂軸承潤滑脂流失失效原因分析[J].石油學報，2011，10：24-27.

[7]周維貴，等.基于石蠟基油的鋰基潤滑脂流變性研究[J].石油煉制與化工，2014，45（6）：90-95.

[8]吳寶杰，等.輪轂軸承潤滑脂失效的流變學分析[J].潤滑與密封，2013，38（8）：76-95.

[9]岳利義，等.基礎油對鋰基潤滑脂觸變性的影響[J].合成潤滑材料，2011，38（2）：1-3.

[10]周偉東，等.增粘劑對鋰基潤滑脂流變性能影響[J].潤滑與密封，2015，40（3）：88-91，97.

作者簡介：孫輝（1982，2-），男，籍貫：遼寧省鞍山市，現職稱：中級工程師，學歷：本科，研究方向：技術研發與售后服務。