流变试验
飞行术语
空间飞行器中,轴承被大量应用到许多功能部件中。润滑剂的存在能够防止轴承零件的直接接触,使轴承在工作时能减小摩擦、磨损,提高使用寿命,但随着轴承的不断运行,润滑剂的特性可能发生改变,致使轴承摩擦和发热严重,形成局部高温,最终导致轴承的润滑失效。因此,进行润滑剂豁温特性和流变特性的研究具有重要的意义。
概念
空间飞行器中,轴承被大量应用到许多功能部件中。润滑剂的存在能够防止轴承零件的直接接触,使轴承在工作时能减小摩擦、磨损,提高使用寿命,但随着轴承的不断运行,润滑剂的特性可能发生改变,致使轴承摩擦和发热严重,形成局部高温,最终导致轴承的润滑失效。因此,进行润滑剂豁温特性和流变特性的研究具有重要的意义。
流变特性
经典流变理论是流变学领域近一百年来的实践经验总结,常被用于研究固体变形和断裂、非牛顿流动及多相体力学性能等。润滑油流变理论是近半个世纪发展起来的,可以说是某一部分流变理论的具体化。然而,在研究润滑油流变性能时,人们常注重于实验测量,却忽视了润滑油流变理论与经典流变理论的联系,即很少运用经典流变理论来分析润滑油的流变性能。
空穴理论自由体积理论适用于解释液体的零剪切粘度与温度和压力的关系,一般认为,前者适合于高温低压场合,后者适合于低温高压情况。分析表明,空穴理论和自由体积理论是一致的,或者说空穴理论是自由体积理论的特例,即当状态温度或压力大大高于临界温度或临界压力的情况。空穴理论和自由体积理论在润滑油研究领域表现为Duff粘温关系和Barus粘压关系。
Eyring理论反映了流体粘性流动的非牛顿性。缠结理论认为,引起Eyring流动的原因是分子构形的变化。缠结理论和Eyring理论是统一的,前者表明了产生非牛顿剪切的物理原因,后者反映了流体偏离牛顿性的程度。润滑油流变理论中的Ree-Eyring模型、T-J模型的理论基础是Eyring理论。Robertson理论是Ree-Eyring的一种唯象解释理论。Argon理论用以解释玻璃态物质的屈服行为。玻璃态属液相,这理论间接表明液体屈服行为的存在。在润滑油流变理论中与此相应的理论是B-W模型。
影响因素
温度
最有可能影响材料流变行为的其中一种因素为温度。一些材料对于温度非常敏感,且对于粘度变化会出现相对较小的变异另外一些材料则对于温度具有较小的敏感性。温度效应对于粘度的影响可以表现在材料使用及制作程序上。此类材料如机油、油脂和热融性勃着剂。
剪切速率
非牛顿流体流动特性倾向为一个模型,提供给研究流变学应用的人们对于剪切速率效应的认识。例如若将膨胀性流体输入系统中,虽然只是将固体打入泵中,但却会对系统带来异常的终止。虽然这是一个极端的例子,然而剪切速率对于系统影响的重要性确实是不能被低估的。
测量状况
材料在测量粘度时对于测量的结果会有影响,因此在作测试时,对于环境的控制与了解是非常重要的。影响测量结果的因素如转子/转速的组合,样品的均匀度等等。若能提高样品的均匀度,则容易得到一致的结果,然而大部分的材料都有趋向分为非均匀层的性质,所以在搅拌或摇晃样品时,不要太严重扰动样品。
时间
在剪切的环境下,时间明显地影响材料的触变性质和流变性质,但是就算样品不受剪力影响,其粘度仍会随着时间而改变。因此在选择与准备样品作粘度测量时,时间的效应是必须考虑的,此外,当样品在程序中有产生化学反应时,材料的粘度也会有所变化,因此在反应某一段时间所做的粘度测量与另外时间所做的结果会有所不同。
压力
压力的变化可能会造成:分解气体产生气泡;扩散或气体的进入造成体积的改变和紊流现象。压力影响并不如其它参数般常见,其会压缩流体,增加分子内的阻力。在高压下,液体会受到压力压缩所影响,即增加压力会增加粘度,如下述例子:高浓度(固相浓度)的泥浆(粒子体积约占so-so%以上),没有含有足够的液体,使液体不能完全进入粒子间的空隙中,导致了三相系的形成(即固体、液体和通常是空气)。由于空气的存在,混合物因此可压缩,也就是说即压缩得越多,流动的阻力越大。
前处理
在样品测量前,前处理可能会影响流变测量的结果,特别是流体会受到热或时间的影响,即样品保存状况和样品准备技术必须设计将影响粘度效应的因素减至最低,特别是触变性材料会受到准备工作的影响,如搅拌、混合、倾倒、或是其它可能使样品产生剪切的动作或各种消化处理,如厌氧消化进程。
组成和添加物
材料的组成是影响流变特性的一个参数,当材料组成改变后,不管是组成物质的比例或其它物质的添加,流变特性的改变都是可能的。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 13:22
目录
概述
概念
流变特性
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