楊廣鑫，潘家保，，3，周陸俊，高洪，王曉雷

（1安徽工程大學(xué)機械工程學(xué)院，安徽蕪湖 241000；2南京航空航天大學(xué)直升機傳動技術(shù)國家重點實驗室，江蘇南京 210016；3汽車新技術(shù)安徽省工程技術(shù)研究中心，安徽蕪湖 241000）

磁流變液（MRF）的流變特性可隨磁場強度變化而定量改變，具有可控優(yōu)勢，使其在磁流變阻尼、減振、傳動等領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景[1-3]。但沉降穩(wěn)定性制約著相關(guān)磁流變器件的發(fā)展，磁流變介質(zhì)長期服役是磁流變器件面臨的重要挑戰(zhàn)之一。磁流變脂（MRG）以潤滑脂為基載液，潤滑脂皂纖維結(jié)構(gòu)能有效防止磁性顆粒沉降，使其在提升磁流體沉降穩(wěn)定性方面展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢[4]。然而，磁流變器件在服役過程中，器件耗能后會出現(xiàn)放熱現(xiàn)象，其工作條件為典型的熱磁耦合工況。而溫度變化對于磁流變脂的基載液流變特性、磁性顆粒磁學(xué)性能均會產(chǎn)生影響[5-8]，這使得熱磁耦合作用下磁流變脂的流變學(xué)性能變得更加復(fù)雜。

目前，國內(nèi)外研究人員針對磁流變脂的研究主要集中在其成分、添加劑含量及種類等對其流變特性的影響。汪輝興等[9]通過對磁流變脂流變特性的研究發(fā)現(xiàn)，磁流變脂的黏度隨磁場強度與剪切速率的增加而非線性上升，增幅逐漸趨于穩(wěn)定。Kim等[10]通過有無磁場情況下的穩(wěn)態(tài)剪切和振蕩測試，研究了基于羰基鐵粉顆粒的磁流變脂流變特性。胡志德等[11]研究了稠化劑含量對于磁流變脂流變行為的影響，稠化劑的不同含量僅改變磁流變脂骨架結(jié)構(gòu)強度，對磁流變脂的結(jié)構(gòu)體系并無影響，這與傳統(tǒng)潤滑脂類似。何國田等[12-13]研究了磁流變脂機理和磁性顆粒形狀對磁流變脂剪切應(yīng)力影響，研究發(fā)現(xiàn)磁流變脂剪切應(yīng)力不僅與剪切應(yīng)變率相關(guān)，而且與零場黏度緊密相關(guān)。同體積下剪切應(yīng)力隨接觸邊長的減少而減小，非圓形粒子形狀對磁流變液剪切應(yīng)力的影響非常顯著。Mohamad等[14-15]比較了片狀和球形羰基鐵粉顆粒對磁流變性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)磁性顆粒含量較低時，片狀顆粒接觸面積大，具有更高的黏性和彈性。由此可見，采用不同形狀、不同種類磁性顆粒，磁流變脂會展現(xiàn)出不同的流變特性。磁流變脂服役過程中主要為剪切工作模式，剪切過程中內(nèi)摩擦效應(yīng)使得磁流變器件不可避免地會出現(xiàn)溫升效應(yīng)，熱磁耦合作用下，磁流變脂若想實現(xiàn)可靠服役，就必須具有良好的剪切穩(wěn)定性。然而，針對此類問題，現(xiàn)有文獻報道少有涉及[16]。

基于此，本文采用旋轉(zhuǎn)流變儀和振動樣品磁強計分別測試了熱磁耦合工況下磁流變脂流變學(xué)性能和磁學(xué)性能，從剪切流動性能和剪切觸變性分析角度考察了溫度及磁場強度變化對其剪切穩(wěn)定性的影響規(guī)律，并進一步結(jié)合磁學(xué)性能結(jié)果和磁流變脂結(jié)構(gòu)體系特征討論了磁流變脂的熱磁耦合觸變機理。本研究為磁流變脂器件設(shè)計、性能評價、失效分析提供基礎(chǔ)理論和實驗數(shù)據(jù)支撐。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

本研究的磁流變脂由實驗室制備而成，以潤滑脂作為基載液，羰基鐵粉作為磁性顆粒，采用升溫攪拌混合制備而成，具體制備方法按照Mohamad等[17]所提出的方法，即對潤滑脂進行升溫攪拌，并將一定質(zhì)量分數(shù)的羰基鐵粉加入后，繼續(xù)攪拌一段時間，冷卻后即可得到試驗用磁流變脂。其中，潤滑脂采用中國石化潤滑油有限公司天津分公司生產(chǎn)的NLGI 1鋰基潤滑脂，主要成分和技術(shù)參數(shù)如表1所示。磁性顆粒選用江蘇天一超細金屬粉有限公司生產(chǎn)的平均粒子直徑分布為3～5μm的MRF-15型羰基鐵粉，具體參數(shù)如表2所示。因潤滑脂特有的皂纖維結(jié)構(gòu)，制備磁流變脂并不需要添加額外成分來保證其沉降穩(wěn)定性。

表1 基載液潤滑脂主要成分及技術(shù)參數(shù)

表2 MRF-15羰基鐵粉顆粒主要技術(shù)參數(shù)

1.2 實驗方法

磁流變脂流變特性采用旋轉(zhuǎn)流變儀（安東帕Physica MCR-302，德國）的平板測試頭進行測試，測試模塊選用PP20/MRD，平板間隙為1mm。磁場強度控制模塊為MRD180，溫控模塊采用JULABO F25溫控單元。MRD180采用控制電流大小產(chǎn)生不同強度的磁場，實驗過程中設(shè)置電流值為0、0.25A、0.5A、1A、2A，所對應(yīng)的磁場強度為0、55mT、110mT、220mT、440mT（1mT=795A/m）。磁流變脂的磁滯回線采用振動樣品磁強計（Quantum Design公司SQUID-VSM，美國）進行測試，潤滑脂皂纖維結(jié)構(gòu)采用場發(fā)射掃描電鏡（蔡司Supera 55，德國）進行測試。具體測試條件如下。

（1）潤滑脂皂纖維實驗的測試條件為15kV、高真空模式、放大倍數(shù)20000。在對潤滑脂進行皂纖維結(jié)構(gòu)考察之前，需要采用正庚烷進行浸泡，以抽取皂纖維結(jié)構(gòu)間的基礎(chǔ)油[18]。

（2）恒定速率剪切的速率為10s-1，測試黏度隨剪切時間變化規(guī)律；觸變性試驗中，剪切速率先由0.01s-1升至100s-1，再降至0.01s-1，測試樣品剪切應(yīng)力隨剪切速率的變化規(guī)律，測試取點選用測試系統(tǒng)中遞減模式，即其在剪切速率為0.01s-1時取點時間為10s，隨剪切速率增大遞減，在剪切速率為100s-1時取點時間為1s，觸變性試驗中剪切速率上升和下降的測試時間均為225.5s，總測試時間為451s。針對各實驗溫度（20℃、40℃、60℃、80℃）分別開展恒定速率剪切試驗和觸變性試驗。

（3）磁滯回線分別開展不同溫度下（20℃、40℃、60℃、80℃）的磁流變脂磁滯回線分析，測試過程中，磁場強度先由1500mT降低為-1500mT，最后再恢復(fù)至1500mT，最終考察不同磁場強度下的磁流變脂磁化強度隨磁場強度的變化規(guī)律。

2 結(jié)果與討論

2.1 零場強度下磁流變脂結(jié)構(gòu)特性

圖1給出了磁流變脂結(jié)構(gòu)形態(tài)圖，羰基鐵粉作為磁性顆粒、潤滑脂為基載液，磁性顆粒均勻分布在基載液內(nèi)部構(gòu)成穩(wěn)定的磁流變脂混合體系[19]。其中，圖1(a)給出了羰基鐵粉磁性顆粒形貌圖，磁性顆粒大部分均為3～5μm大小的球形顆粒。圖1(b)給出了基載液潤滑脂皂纖維結(jié)構(gòu)圖，皂纖維結(jié)構(gòu)為高度纏結(jié)網(wǎng)狀形態(tài)，可有效防止磁性顆粒的沉降。磁性顆粒均勻分散到潤滑脂內(nèi)部，構(gòu)成了新的磁流變脂混合體系。如圖1(c)所示，零場強度下，磁性顆粒均勻分散在潤滑脂膠體體系內(nèi)部；在施加磁場作用下，磁性顆粒將沿著磁場方向開始定向排布，構(gòu)成磁鏈，展現(xiàn)出磁流變效應(yīng)。磁流變器件在工作過程中磁流變脂多承受剪切作用，因而需要其擁有良好剪切穩(wěn)定性，才能確保磁流變脂可靠服役。

圖1 磁流變脂結(jié)構(gòu)形態(tài)圖

圖2給出了各實驗條件下磁流變脂和潤滑脂的觸變性試驗結(jié)果。觸變性試驗采用剪切速率掃描實驗進行評價，即每個樣品施加一組上升階段剪切速率和下降階段剪切速率并測試剪切應(yīng)力（獲取流動曲線），對比兩階段流動曲線的差異性。圖2(a)給出了零場強度下磁流變脂觸變性試驗結(jié)果，從圖中可看出各溫度下磁流變脂上升階段和下降階段流動曲線均非常接近；圖2(b)給出了基載液潤滑脂的剪切穩(wěn)定性分析結(jié)果，潤滑脂在上升和下降階段剪切應(yīng)力隨剪切速率變化曲線基本一致。潤滑脂是一類體系穩(wěn)定的膠體系統(tǒng)[18]，剪切穩(wěn)定性良好。零場強度下磁流變脂的觸變性試驗結(jié)果與潤滑脂類似，這說明各溫度下磁流變脂具有較好的剪切穩(wěn)定性。潤滑脂的觸變性試驗結(jié)果解釋了磁流變脂為何具有良好的沉降穩(wěn)定性，即以潤滑脂為基載液，皂纖維能夠有效防止磁性顆粒的沉降，即使承受剪切過程中皂纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，但剪切被去除后皂纖維可迅速恢復(fù)，因而磁流變脂展現(xiàn)出良好沉降穩(wěn)定性。為進一步探究磁流變脂的剪切穩(wěn)定性，將進一步對其施加恒定剪切速率的剪切，考察其剪切穩(wěn)定性。

圖2 無磁場作用下磁流變脂和潤滑脂觸變性

圖3給出了零場強度、不同溫度下磁流變脂和潤滑脂的黏度隨剪切時間的變化關(guān)系?？梢钥闯?，各實驗條件下其黏度值基本不隨剪切時間的延長而降低。即在恒定剪切速率10s-1下，持續(xù)剪切并不影響磁流變脂與基載液潤滑脂的黏度。這主要因為磁流變脂在零場強下流變特性主要是潤滑脂所展現(xiàn)的流變性能，潤滑脂具有良好的膠體剪切穩(wěn)定性，故磁流變脂膠體體系的剪切穩(wěn)定性良好。同等溫度條件下磁流變脂的黏度低于基載液潤滑脂，根據(jù)流體力學(xué)的觀點，黏度是由內(nèi)摩擦引起的，潤滑脂流動阻力主要來源于皂纖維剪斷產(chǎn)生的阻力，而磁性顆粒加入，皂纖維的濃度將會降低，從而導(dǎo)致黏度下降[9]。

圖3 零場強度下剪切穩(wěn)定性

由圖3可知，磁流變脂的黏度隨溫度升高呈非線性下降，表明高溫降低了基載液潤滑脂皂纖維的纏結(jié)程度，導(dǎo)致黏度下降。由此可見，零場強度下磁流變脂的黏度在連續(xù)剪切中能夠保持穩(wěn)定，其剪切穩(wěn)定性良好。

2.2 磁流變脂磁學(xué)性能

圖4給出了磁流變脂在不同溫度下的磁滯回線。從圖中可以看出，各溫度下磁流變脂的磁滯回線較為接近，且磁化強度與磁場強度呈正相關(guān)，并在達到一定值后趨于穩(wěn)定。在實驗溫度范圍內(nèi)，磁流變脂的磁化強度隨溫度升高而降低。需要指出，溫度變化對磁流變脂磁化強度的影響很弱，同時各溫度下磁流變脂達到飽和磁化強度時所對應(yīng)的磁場強度也維持在400mT左右，且并未看到明顯區(qū)別，這說明溫度對磁流變脂在飽和磁化強度的磁學(xué)性能影響有限。然而，在非飽和磁化強度下，在磁場增加和磁場減小階段，磁流變脂磁化曲線所顯示的磁化強度并不一致，之間存在較為明顯的差值，這說明在施加磁場和削減磁場過程中，磁流變脂的磁化性能發(fā)生了一定的改變[20]，其對磁流變脂的流變學(xué)性能產(chǎn)生的影響，還需要進一步結(jié)合施加磁場后的磁流變脂流變學(xué)性能展開討論。

圖4 各溫度下磁流變脂磁滯回線

2.3 磁流變脂剪切穩(wěn)定性

由圖4可知，磁流變脂在施加磁場超過400mT時將會達到飽和，而在非飽和磁化強度下，磁化曲線在施加磁場和削減磁場時存在一定的差異性，因而在研究不同磁場強度下磁流變脂的流變學(xué)行為，其磁場強度將需涵蓋從非飽和至飽和狀態(tài)，本研究選用的磁場強度分別為55mT、110mT、220mT和440mT。

圖5給出了不同溫度和磁場強度下磁流變脂黏度隨剪切時間的變化情況?？梢钥闯?，恒定剪切速率下的持續(xù)剪切，磁流變脂黏度基本保持不變，這說明熱磁耦合工況下磁流變脂的剪切穩(wěn)定性良好。各磁場強度下，磁流變脂在承受恒定剪切速率時，溫度越高，磁流變脂黏度值越低。特別需要指出，溫度較低（20℃和40℃）時，黏度下降更為明顯。在不同的剪切速率下，均保持了較好的穩(wěn)定性，剪切應(yīng)力下降非常有限。為進一步探究熱磁參數(shù)對恒定剪切速率下磁流變脂的黏度影響，對圖5中各實驗條件下的磁流變脂剪切黏度取平均值，探究圖示剪切時間范圍內(nèi)的磁流變脂平均黏度隨熱磁參數(shù)的變化規(guī)律。

圖5 恒定剪切速率磁流變脂剪切流動性能

圖6給出了不同溫度和磁場強度下磁流變脂的平均剪切黏度。由圖6可見，在零場強度下，磁流變脂的平均剪切黏度隨溫度的升高逐漸降低；給磁流變脂施加磁場后，平均剪切黏度隨溫度升高而降低的趨勢依然保留。但隨磁場強度增大，這種變化在逐漸發(fā)生變化。在較低磁場強度下，磁流變脂的平均剪切黏度隨磁場強度增大而減小的趨勢較為緩慢；在較高磁場強度下，磁流變脂的平均剪切黏度隨磁場強度增大而減小的趨勢較為顯著，特別是在較低溫度下（20～40℃）。需要指出，出現(xiàn)這樣的變化規(guī)律與磁流變脂結(jié)構(gòu)特性相關(guān)聯(lián)。處于較低溫度下，基載液潤滑脂的皂纖維與施加磁場所形成的磁鏈形成復(fù)合體系，二者共同發(fā)揮作用，進而影響磁流變脂的剪切流動性能；而較高溫度下，基載液潤滑脂皂纖維結(jié)構(gòu)纏結(jié)程度降低，磁流變脂結(jié)構(gòu)強度主要依靠磁鏈，因而磁流變脂的剪切流動性能隨磁場強度變化并不顯著。

圖6 不同溫度和磁場強度下磁流變脂平均剪切黏度

綜上所述，磁流變脂基載液潤滑脂的皂纖維結(jié)構(gòu)對磁流變脂流變學(xué)行為的產(chǎn)生了較為明顯的影響，將進一步結(jié)合熱磁耦合作用下磁流變脂的觸變特性開展其剪切穩(wěn)定性的研究。

2.4 磁流變脂觸變性分析

圖7給出了不同磁場強度和溫度下的磁流變脂觸變性曲線。在施加磁場強度下，磁流變脂觸變曲線與零場強度下磁流變脂的觸變曲線相似。即剪切應(yīng)力隨剪切速率呈非線性的增加和減小，這說明磁流變脂在剪切過程中依然呈現(xiàn)出非牛頓效應(yīng)，這與潤滑脂和磁流體的非牛頓效應(yīng)是一致的。剪切過程中，磁流變脂存在結(jié)構(gòu)的破壞與恢復(fù)，進而展現(xiàn)出非牛頓效應(yīng)。從各磁場強度下的觸變性分析結(jié)果來看，隨著溫度的升高，磁流變脂的觸變性曲線逐漸呈現(xiàn)出降低的趨勢。隨磁場強度增大，觸變性曲線也將會上升，而溫度對各磁場強度下的磁流變脂觸變性曲線的影響規(guī)律是一致的。此外，還可以看出，一定實驗條件下觸變性實驗中上升階段和下降階段的流動曲線不再高度重合。這說明在一定實驗條件下，磁流變脂的觸變性能發(fā)生了改變，剪切穩(wěn)定性不再像零場強度下那樣穩(wěn)固。特別需要指出，110mT和220mT磁場強度下，部分磁流變脂的觸變性實驗結(jié)果顯示，在下降階段的流動曲線高于上升階段的流動曲線，即反觸變性現(xiàn)象。這與傳統(tǒng)意義上結(jié)構(gòu)體系在承受剪切后結(jié)構(gòu)被破壞，上升階段流動曲線必然高于下降階段流動曲線的結(jié)果相反。為進一步探明磁流變脂剪切觸變性，將借助觸變環(huán)（上升和下降階段的剪切流動曲線所圍成的面積）探究熱磁參數(shù)對磁流變脂剪切觸變性的影響。

圖7 熱磁耦合作用下磁流變脂觸變性

圖8給出了熱磁耦合作用對磁流變脂觸變環(huán)面積的影響。從圖中可以看出，在55mT磁場強度下，觸變環(huán)面積變化趨勢與零場強度下的變化趨勢是一致的，即隨溫度的升高而逐漸降低。但在磁場強度達到110～440mT，觸變環(huán)面積不再隨溫度變化而單調(diào)變化。特別是在40℃～60℃之間，觸變環(huán)面積甚至出現(xiàn)了負值。從觸變環(huán)面積絕對值來看，110～440mT磁場強度下，觸變環(huán)面積最大值出現(xiàn)在40℃或60℃。觸變環(huán)面積為負值，說明磁流變脂在承受剪切過程中出現(xiàn)了反觸變性效應(yīng)，這與傳統(tǒng)意義上潤滑脂觸變性實驗結(jié)果是不一致的[21]。針對反觸變性現(xiàn)象，丁松燕等[22]對羥乙基纖維素（HEC）溶液的觸變性展開研究時發(fā)現(xiàn)，HEC在溶液中產(chǎn)生了不同的聚集狀態(tài)，該聚集狀態(tài)在持續(xù)剪切的作用下又不斷發(fā)生改變，從而影響了溶液的流動性質(zhì)。這也意味著溶液體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化可能影響體系的流動性?；诖丝梢酝茢?，磁流變脂出現(xiàn)此類現(xiàn)象的原因可能在于，磁流變脂承受剪切后皂纖維被剪斷，磁性顆粒將會被釋放出來；由于存在磁場的影響，在觸變性試驗的剪切速率下降階段，磁性顆粒在較短時間內(nèi)又無法恢復(fù)到之前的狀態(tài)，釋放出來的磁性顆粒更易成鏈，剪切應(yīng)力增大，進而出現(xiàn)了觸變環(huán)面積為負值的現(xiàn)象。磁流變脂的磁滯回線結(jié)果則展現(xiàn)出了類似的現(xiàn)象，即在非飽和階段磁滯回線在增大磁場和減小磁場過程中，樣品的磁化強度不再高度一致，而是出現(xiàn)了一定的差值。因而，磁流變脂在熱磁耦合作用下皂纖維與磁鏈間存在交互作用，皂纖維纏結(jié)隨溫度的變化也將會影響磁流變脂磁鏈的形成，二者共同對磁流變脂的流變學(xué)性能產(chǎn)生影響。以上結(jié)論是基于結(jié)構(gòu)體系演化角度進行機理推測得到的，磁流變脂在熱磁工況下出現(xiàn)的反觸變性機理還需要進行更為深入的探究。

圖8 不同磁場強度和溫度下觸變環(huán)面積

由此可見，熱磁耦合工況下，磁流變脂的剪切穩(wěn)定性與磁流變脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系的演化存在著內(nèi)在的聯(lián)系，在探討磁流變脂剪切穩(wěn)定性時，需要結(jié)合其結(jié)構(gòu)體系在熱磁參數(shù)影響下的演化以進一步揭示其變化機理。

2.5 磁流變脂觸變性機理

圖9給出了磁流變脂結(jié)構(gòu)體系的熱磁耦合演化機理圖?；d液潤滑脂高度纏結(jié)皂纖維結(jié)構(gòu)，可有效防止磁性顆粒的沉降，在維持磁流變脂膠體穩(wěn)定性方面發(fā)揮了重要作用。然而，磁流變脂的皂纖維結(jié)構(gòu)在承受熱磁耦合作用時會發(fā)生相應(yīng)改變，最終會對磁流變脂的流變學(xué)性能產(chǎn)生影響。結(jié)合圖9對磁流變脂剪切流動變化機理展開如下討論。

圖9 磁流變脂熱磁耦合觸變機理示意圖

（1）在無磁場作用下，磁流變脂表現(xiàn)出基載液潤滑脂的熱流變效應(yīng)，即溫度升高皂纖維纏結(jié)程度降低，最終致使?jié)櫥ざ冉档汀６谑┘哟艌鰪姸葧r，磁流變脂膠體體系的結(jié)構(gòu)由潤滑脂皂纖維和磁鏈共同組成。皂纖維纏結(jié)和磁鏈的影響在磁流變脂不同熱磁參數(shù)下的影響規(guī)律不同。在較低磁場、較低溫度下，潤滑脂皂纖維纏結(jié)程度較高，整個磁流變脂表現(xiàn)出與潤滑脂類似的流變學(xué)特性。較高溫度、較高磁場強度下，潤滑脂皂纖維纏結(jié)程度降低，而磁性顆粒在磁場作用下形成了穩(wěn)固的磁鏈，最終使得磁流變脂表現(xiàn)出的流變學(xué)效應(yīng)主要為磁鏈所表現(xiàn)出的流變學(xué)效應(yīng)。

（2）隨著磁場強度的增大，磁鏈對磁流變脂流變學(xué)效應(yīng)貢獻逐漸增大，當皂纖維和磁鏈對磁流變脂流變學(xué)特性影響相當時，皂纖維承受剪切破壞和恢復(fù)過程中，將會對磁性顆粒的成鏈產(chǎn)生影響，最終影響其剪切穩(wěn)定性。在恒定剪切速率下，磁流變脂的皂纖維和磁鏈在施加剪切后，達到一個動態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)，因而剪切黏度基本恒定不變。但在施加一個變速的剪切速率時，磁流變脂皂纖維存在有皂纖維的剪切破壞和恢復(fù)；皂纖維剪切破壞后，磁性顆粒將會被釋放出來，在剪切速率減小皂纖維結(jié)構(gòu)恢復(fù)過程中，由于磁場的影響，磁性顆粒無法及時分散到皂纖維結(jié)構(gòu)內(nèi)部，使其更易形成磁鏈，展示出磁流變效應(yīng)，甚至最終導(dǎo)致磁流變脂增速剪切（破壞）階段的流動曲線低于減速剪切（恢復(fù)）階段的流動曲線。

磁流變器件在設(shè)計時，其最大工作能力主要依據(jù)飽和磁化強度來進行設(shè)計。但對于器件性能調(diào)控，需要在零場強度至飽和磁化強度范圍內(nèi)進行調(diào)控。因此，需要特別關(guān)注熱磁耦合工況下，皂纖維和磁鏈結(jié)構(gòu)演化對磁流變脂剪切穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響。解決這一問題的有效途徑可通過降低磁流變脂皂纖維結(jié)構(gòu)敏感性來實現(xiàn)?？梢灶A(yù)見，在潤滑脂中添加磁性顆粒，相當于使得潤滑脂稠化劑質(zhì)量分數(shù)降低，因而整體的剪切黏度也會降低。磁性顆粒質(zhì)量分數(shù)增加，皂纖維對磁流變脂體系剪切黏度的影響就越低，能夠削弱熱磁耦合作用下皂纖維結(jié)構(gòu)演化對整個磁流變脂體系流變學(xué)性能的影響。但磁性顆粒質(zhì)量分數(shù)增加對磁流變脂沉降穩(wěn)定性的潛在影響還需要深入研究。

3 結(jié)論

從磁流變脂恒定速率剪切和觸變性實驗角度研究了熱磁耦合作用下磁流變脂的剪切穩(wěn)定性，綜合磁流變脂磁學(xué)性能和結(jié)構(gòu)體系演化討論了剪切穩(wěn)定性變化機理。得出以下結(jié)論。

（1）磁性顆粒加入基載液潤滑脂內(nèi)部構(gòu)成磁流變脂新體系，會使整個體系剪切黏度值降低，但總體還表現(xiàn)出潤滑脂類似的流變學(xué)特性。

（2）熱磁耦合作用下磁流變脂總體保持著較好的剪切穩(wěn)定性，基載液潤滑脂皂纖維結(jié)構(gòu)和磁鏈的交互作用將會對磁流變脂剪切穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

（3）熱磁耦合作用下，隨磁場強度增大，磁流變脂流變特性影響的主導(dǎo)影響因素由皂纖維逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榇沛?；在皂纖維或磁鏈作為主導(dǎo)影響因素時，磁流變脂剪切穩(wěn)定性良好；在從皂纖維影響占主導(dǎo)向著磁鏈影響占主導(dǎo)過程中，皂纖維和磁性顆粒成鏈的交互作用致使磁流變脂剪切穩(wěn)定性變?nèi)酢?/p>

以潤滑脂為基載液制備磁流變脂，因特有皂纖維結(jié)構(gòu)使磁流變脂沉降穩(wěn)定性優(yōu)異，但皂纖維和磁鏈在熱磁耦合作用下的交互作用會影響磁流變脂的剪切穩(wěn)定性，這會對磁流變脂的性能調(diào)控帶來挑戰(zhàn)。因此，開展基載液潤滑脂皂纖維結(jié)構(gòu)演化對磁流變脂流變特性影響機理及控制對策研究，對于磁流變脂工程應(yīng)用和商業(yè)化具有現(xiàn)實意義。