基于分子动力学的纳米合金颗粒添加剂润滑性能检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于分子动力学的纳米合金颗粒添加剂润滑性能检测方法，该方法主要特点在于：借助分子动力学软件分别构建两种含不同结构的纳米合金颗粒添加剂Cu+Fe和Cu@Fe的边界润滑体系模型；选取合适的势函数，利用Lammps软件编程模拟边界润滑体系的加压和剪切行为；对模拟结果进行定量计算和可视化表达。本发明专利技术旨在从原子尺度定量地预测纳米间隙润滑体系的摩擦力、正压力、Von Mises应力和磨损量等；动态实时地显示分子的运动和润滑状况；检测含不同结构的纳米合金颗粒添加剂的润滑油的润滑性能，润滑剂的抗磨减磨能力和承载能力。为纳米合金颗粒添加剂的实际应用提供可靠的依据，具有广泛的应用前景和指导价值。具有广泛的应用前景和指导价值。具有广泛的应用前景和指导价值。

【技术实现步骤摘要】
基于分子动力学的纳米合金颗粒添加剂润滑性能检测方法


[0001]本专利技术属于分子动力学模拟
，具体涉及一种基于分子动力学的纳米合金颗粒添加剂润滑性能检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，金属纳米颗粒因其繁多的种类和优良的性能赢得了科研工作者的关注。基于金属纳米颗粒在减少能量耗散和材料界面损伤方面的性能，可将其作为一种理想的润滑添加剂。对于不同种类的金属纳米颗粒添加剂的摩擦性能均经过大量的试验研究和模拟分析，但是纳米合金颗粒添加剂的结构对于摩擦性能的影响分析尚未充分。
[0003]铜纳米粒子由于其良好的延展性、低硬度、低剪切强度和良好的抗摩擦和减磨特性，被广泛用作固体润滑材料。铁纳米粒子具有强大的磁性和催化性能。然而，铜铁合金可以进一步增强耐腐蚀性能、导热性、抗磨减磨性和表面修复性，这这些性能很大程度上取决于其结构。
[0004]分子动力学模拟能够通过牛顿力学模拟分子体系的运动，可用于模拟高温、高压等极端条件下体系的物化性质。从原子尺度定量地计算润滑体系的密度、受力和磨损量等；动态适时地显示润滑分子润滑状况和承载能力；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分子动力学的纳米合金颗粒添加剂润滑性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:分别构建润滑油模型和晶向的金属铁粗糙壁面模型，并获取原子坐标文件；分别构建两种结构不同的合金纳米颗粒添加剂模型，并将粗糙壁面模型、润滑油模型及纳米颗粒添加剂模型组装成两组含不同结构合金纳米颗粒添加剂边界润滑模型；步骤S2:基于预设势函数，对含合金纳米颗粒添加剂的边界润滑模型加压和剪切过程进行模拟，对模拟的基本参数进行设置，获取模拟结果；步骤S3：基于模拟结果，对含纳米合金添加剂的边界润滑模型进行图像化显示，观察壁面在剪切过程中的耐磨减摩机理，并对数据文件进行处理并绘图，分析润滑系统磨损及受力情况。2.根据权利要求1所述的基于分子动力学的纳米合金颗粒添加剂润滑性能检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：利用Lammps软件构建金属铁的凸峰上壁面和凹槽下壁面模型，选取α
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Fe的晶格常数为晶向为[100]；分别选取两种结构的纳米颗粒添加剂：Cu+Fe即每个颗粒中铜和铁随机混合和Cu@Fe即每个颗粒核心是铁，外壳包着一层铜；基础油选取正十六烷利用Materials Studio软件中Amorphous Cell模块构建润滑油模型，通过Forcite模块对构建的模型进行空间结构优化；建立上壁面
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油膜
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下壁面的润滑模型，利用Materials Studio软件中Build模块将壁面模型和润滑油模型组装成边界润滑模型；在Lammps中编程将粗糙壁面模型、润滑油模型及纳米颗粒添加剂模型组装成两组含不同结构纳米合金颗粒添加剂边界润滑模型，最后导出为Lammps可识别的data文件夹。3.根据权利要求2所述的基于分子动力学纳米合金颗粒添加剂的润滑性能检测方法，其特征在于，所述上下壁面各分为3层:外层是用于施加边界条件的刚性层，中间是用于提供环境影响因素的恒温层，内层是用于提取力学特性的牛顿变形层。4.根据权利要求1所述的基于分子动力学的纳米合金颗粒添加剂润滑性能检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：步骤S21：设定模型的边界条件，在x、y方向上设置周期性边界条件，z方向上设置收缩性边界条件；步骤S22：基于联合原子力场描述润滑油分子之间的相互作用；铜铁合金原子之间以及其与铁壁面之间的相互作用采用eam/alloy金属合金势；固液界面的相互作用包括铁原子与润滑油分子、铜原...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘伶，韩雨晴，林国斌，郭力铭，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：