CN117219391B - 延长使用寿命的磁流变流体及其制备方法和磁流变阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了延长使用寿命的磁流变流体及其制备方法和磁流变阻尼器。该延长使用寿命的磁流变流体包含：总体呈球状的微米尺度的磁性颗粒，其含量占所述延长使用寿命的磁流变流体的总重量的40‑95%；载液；添加到所述载液中的添加剂；其中，所述载液和所述添加剂的含量为所述延长使用寿命的磁流变流体的总重量的余量；并且，所述磁性颗粒是经过气破整形处理的。本发明还公开了延长使用寿命的磁流变流体的制备方法，和使用该磁流变流体的磁流变阻尼器。

Description

延长使用寿命的磁流变流体及其制备方法和磁流变阻尼器

技术领域

本发明涉及磁流变流体技术领域，具体涉及长使用寿命的磁流变流体及其制备方法，以及使用这种磁流变流体的磁流变阻尼器。

背景技术

磁流变流体是一种随着磁场的施加其粘度发生变化的液体。由高磁导率、低剩磁的软磁颗粒通过表面活性剂的作用均匀分散于非导磁性载液中而构成的稳定悬浮液体系。磁流变流体的工作原理是：在外加磁场的作用下，每一颗粒都极化成磁偶极子，各个偶极子相互吸引，在两磁极板间形成的链束状结构像桥一样横架在极板之间，阻碍了流体的正常流动，使其产生类固体的特征。当去掉外加磁场时，流体又恢复到原来的状态，即磁流变液在液态和固态之间进行快速可逆的转换。固态化程度与电流强度成稳定可逆的关系，即控制电流强度就可以精确控制固态化磁流变液的剪切屈服强度。

磁流变流体技术目前也已被逐渐应用于各种器件中控制阻尼力，如减震器、震动吸收器、人体假肢和弹性座椅等。磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的、而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，非常容易实现智能控制。因此，磁流变液是一种用途广泛、性能优良的智能材料，磁流变流体的应用领域正在迅速扩大，磁流变技术和装备在全球和中国处于技术和应用大规模增长的时期。在军民用汽车、工程机械、工程车辆、医疗器械、工业加工和设备减震等领域，正在越来越多应用磁流变流体作为工作介质的磁流变阻尼器来实现减震、阻尼、缓冲等技术效果。

磁流变流体在磁流变阻尼器中的使用寿命长期以来一直是需要解决的关键问题，并且磁流变流体本身的服役寿命在很大程度上可以决定磁流变阻尼装置、磁流变减振缓冲设备的使用寿命。在工程机械领域、越野减震领域、装甲减震领域使用磁流变阻尼器时，往往需要磁流变流体的使用寿命比一般减震场景的使用寿命更长，以获得更好的用户体验和性能，为用户提供更低的使用成本。如果要提升磁流变流体的使用寿命，则需要尽可能的防止磁性颗粒在工作过程中颗粒的磨损或破碎。

现有磁流变流体体系使用的磁性颗粒由于体系单一、颗粒分布离散性较大、颗粒表面可能存在缺陷，导致磁流变流体中单一磁性颗粒不能兼顾吸能与提供刚度，在长时间工作下会发生磨损和破裂现象，过多磁性颗粒的破损会导致磁流变流体中的非磁流变流体设计所需的尺度和/或形状的磁性颗粒过多，导致磁流变流体的性能发生费所需的劣化，例如使零磁场粘度变大 – 即零磁场下的初始阻尼力非所需地变大或者变得不稳定，抗沉降性能变差，磁流变流体的耐久性由此而降低，或者磁流变流体因此失效，无法满足一些长使用寿命的场景需求。当前磁流变流体技术在某些应用领域，例如在磁流变阻尼应用技术等的使用过程中，必须要关注磁流变流体的使用寿命问题。

US 5645752A公开了一种磁流变材料，包括：基于磁流变材料的总体积，载流体的约40至95体积百分比；顺磁性、超顺磁性或铁磁性颗粒组分，其粒径范围为约1.0至500微米；基于磁流变材料的总体积，0.1至10体积百分比的至少一种触变添加剂，其选自亲水性有机硅低聚物和共聚有机硅低聚物，其中有机硅低聚物具有有机硅和有机硅 嵌段或接枝排列的单体单元；和胶体添加剂，该胶体添加剂是含有表面羟基的金属氧化物粉末，其中金属氧化物的表面通过表面羟基与有机官能单体硅烷或硅烷偶联剂的反应而被赋予疏水性。US 5645752A通过被赋予疏水性的胶体添加剂来提高抗沉降性能，从而提高长期耐用性，其利用了触变网络提供稳定性以防止颗粒沉降的磁流变材料。

US 6599439 B2公开了一种磁流变流体可磁化颗粒组分，包括：机械硬的可磁化颗粒，其硬度大于洛氏硬度 B50，粒径小于约 10 微米，并且选自未还原的羰基铁颗粒、钴铁合金颗粒及其混合物；主要由聚α烯烃和增塑剂组成的载液；未经处理的气相二氧化硅；和乙氧基胺。US 5645752A中提出，关于耐久性，流体必须能够在很长一段时间内保持有用，并且必须对容纳它的设备的磨损最小。在含有金属颗粒的 MR 流体中，自然选择的是那些研磨性最小的金属颗粒，例如机械柔软且可压缩的颗粒。由于机械硬质颗粒固有的磨蚀性和难以形成稳定的流体配方，因此对机械硬质颗粒所做的工作有限。关于稳定性，流体配方必须限制颗粒沉降，增稠剂和触变剂可用于此目的。但重要的是选择一种限制沉降的试剂，同时还限制流体在“关闭状态”(即未施加磁场时)的表观粘度。关于屈服应力，流体配方必须使得在“开启状态”(即，当施加磁场时)流体提供所需的阻尼。

因此，随着技术和应用场合的发展和变化，磁流变流体技术领域的一些应用场景迫切需要更长使用寿命、更耐用的磁流变流体，以克服现有技术中的上述技术缺陷，解决上述不足和其它的技术问题。

本发明说明书的此背景技术部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何参考文献及其任何描述或讨论，仅出于技术参考的目的而被包括在内，并且不被认为是将限制本发明范围的主题。

发明内容

鉴于以上所述以及其它更多的构思而提出了本发明。本发明旨在解决以上的以及更多的技术缺陷和问题。

在微观摩擦学领域，微米尺度微粒的摩擦学特性和摩擦学机理表明，具有较高硬度、较好的球形度和良好分散性是微米尺度微粒发挥抗磨减摩性能的重要条件。

根据本发明的一个可选的技术路径的实施例，可使用气破工艺对磁性颗粒进行表面整形，控制磁性颗粒的球形度与颗粒的分散性，为磁性颗粒提供更好的分散性与球形度。换句话说，可通过使用气破工艺来对磁性颗粒进行表面整形，并使所需粒径的磁性颗粒的范围尽可能小，使得所需粒径的磁性颗粒尽可能集中在一个较窄的粒径范围。

根据本发明的另一可选的技术路径的实施例，可使用表面包裹改性工艺降低磁性颗粒的表面缺陷，改善球形度，为磁性颗粒提供更好的表面完整度。

根据本发明的另一可选的技术路径的实施例，使用渗碳工艺改善颗粒的硬度，改善颗粒内晶体缺陷，降低内部应力，在磁性颗粒中掺杂一定比例的渗碳磁性颗粒，为磁流变体系提供一种吸能-支撑复合结构，来提升磁流变流体的整体使用寿命，使得可大幅度延长这种工艺制备得到的磁流变流体的使用寿命，由此从这一方面提高磁流变流体的耐用性。

更具体而言，根据本发明的一方面的构思，提供了一种延长使用寿命的磁流变流体，所述磁流变流体包含：总体呈球状的微米尺度的磁性颗粒，其含量占所述延长使用寿命的磁流变流体的总重量的40-95%；载液；和添加到所述载液中的添加剂；其中，所述载液和所述添加剂的含量为所述延长使用寿命的磁流变流体的总重量的余量；并且，所述磁性颗粒是经过气破整形处理的。

根据本发明的一实施例，所述磁性颗粒中的至少一部分或者全部是渗碳处理的磁性颗粒或者含FeC₃晶体的磁性颗粒。

根据本发明的一实施例，所述渗碳处理的磁性颗粒与全部所述磁性颗粒的比例在5 - 15%重量的范围内。

根据本发明的一实施例，所述渗碳处理包括渗碳后的低温回火步骤。

根据本发明的一实施例，所述磁性颗粒上包裹有表面改性包覆层。

根据本发明的一实施例，所述表面改性包覆层的材料选自有机硅氮烷、有机硅氧烷、硅酮树脂和聚酰亚胺树脂中的一者。

根据本发明的一实施例，所述添加剂包含下列中的至少一种：表面活性剂、分散剂、防沉降剂、有机触变剂，增稠剂，抗氧化剂，润滑剂，粘度调节剂、阻燃剂、有机粘土类流变性添加剂和含硫化合物。

根据本发明的一实施例，所述磁性颗粒的粒径集中在2 – 15微米的范围内。

根据本发明的另一方面，还公开了一种制备延长使用寿命的磁流变流体的方法，所述方法包括以下步骤：提供微米尺度的磁性颗粒；在0.2~1.2 MPa的破碎压力对所述磁性颗粒进行气流破碎整形处理，并收集气破整形处理后的磁性颗粒；将所述气破整形处理后的磁性颗粒与载液和添加剂混合、搅拌配制得到延长使用寿命的磁流变流体，使得所述气破整形处理后的磁性颗粒的含量占所述延长使用寿命的磁流变流体的总重量的40-95%，余量为所述载液和所述添加剂。

根据本发明的一方法实施例，在所述气流破碎整形处理之前或者之后，对所述磁性颗粒的一部分进行渗碳处理。

根据本发明的一方法实施例，进行所述渗碳处理的磁性颗粒占全部所述磁性颗粒的5 - 15%重量。

根据本发明的一方法实施例，所述渗碳处理包括渗碳后的低温回火步骤。

根据本发明的一方法实施例，在所述气流破碎整形处理之后，对所述磁性颗粒的至少一部分进行表面包裹改性处理，从而在其表面包裹一层表面改性包覆层。

根据本发明的一方法实施例，所述表面改性包覆层的材料选自有机硅氮烷、有机硅氧烷、硅酮树脂和聚酰亚胺树脂中的一者。

根据本发明的一方法实施例，通过所述气流破碎整形处理将所述磁性颗粒的粒径集中在2 – 15微米、例如2-10微米的范围内。

根据本发明的一方法实施例，所述渗碳处理在含有保护性气氛和渗碳剂的渗碳炉中、在700 ~ 900℃的温度下进行。

根据本发明的一实施例，所述磁粉的材料选自铁合金、铁钴合金、铁铂合金、铁氧化物、氮化铁、碳化铁、羰基铁、镍、钴、二氧化铬、钐钴、钕铁硼、硅钢，或这些材料的组合。

根据本发明的一实施例，所述载液是聚ɑ-烯烃、白油、硅油、矿物油、合成油或者它们的组合。

根据本发明的一实施例，所述载液的主要成分是水，从而使得所提供的磁流变流体是水基磁流变流体。

根据本发明的另一方面，还公开了一种延长使用寿命的磁流变阻尼装置或磁流变阻尼器，其使用如上所述的磁流变流体作为工作流体。

根据本发明的一实施例，所述磁流变阻尼器是直线型磁流变阻尼器或者磁流变旋转阻尼器。

本发明的一个或多个实施例从多个技术角度来改善磁流变流体的性能以及磁性颗粒的性能，使得可延长磁流体流体的使用寿命，提高其耐用性。

本发明的更多实施例还能够实现其它未一一列出的有利技术效果，这些其它的技术效果在下文中可能有部分描述，并且对于本领域的技术人员而言在阅读了本发明后是可以预期和理解的。

本“发明内容”部分旨在以简化的形式引入将在“具体实施方式”中如下文进一步描述的构思和选择，以帮助阅读者更易于理解本发明。本发明内容并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。所有的上述特征都将被理解为只是示例性的，并且可以从本发明公开中收集关于工艺步骤的更多的特征和目的。对本发明的特征、细节、实用性以及优点的更全面的展示，将在以下对本发明的各种实施例的书面描述中提供，在所附权利要求中限定。因此，如果不进一步阅读整个说明书以及权利要求书，可能无法理解对本发明内容的诸多限制性解释。

具体实施方式

在以下对具体实施方式的描述中，将阐述本发明的一个或多个实施例的细节。从这些描述以及权利要求中，可以清楚本发明的其它特征、目的和优点。

应当理解，所描述的实施例在应用中不限于在以下描述中阐明的构件的构造和布置的细节。实施例可以是其它的实施例，并且能够以各种方式来实施或执行。各示例通过对所公开的实施例进行解释而非限制的方式来提供。实际上，将对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明公开的范围或实质的情况下，可以对本发明的各实施例作出各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分而描述的特征，可以与另一第一实施例起使用，以仍然产生另外的实施例。因此，本发明公开涵盖属于所附权利要求及其等同要素范围内的这样的修改和变型。

同样，可以理解，本文中所使用的词组和用语是出于描述的目的，而不应当被认为是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用，旨在开放式地包括其后列出的项及其等同项以及附加的项。

尽管本发明用“磁流变流体”的术语来表述，但是，本领域的普通技术人员完全可以理解，“磁流变液”和“磁流变流体”在本发明中是等同的术语，因此可以互换地使用。换句话说，“磁流变流体”不仅包含液态的磁流变流体，还可以包含其它流态如粘稠状、糊状等流体状态的磁流变流体。

下面将参考本发明的若干具体实施例对本发明进行更详细的描述。

磁性颗粒的气破整形处理的第一实施例

在本实施例中，所制备的磁流变流体以油性液体作为基液，例如矿物油、白油、合成油、聚烯烃油、硅油，等等。磁性颗粒选择具有一定球形度的微米级颗粒，例如铁粉、羰基铁粉、羟基铁粉、氧化铁粉、四氧化三铁粉、铁铬合金粉、铁镍合金粉、铁钴合金粉，等等。磁性颗粒的粒径可保持在微米尺度，颗粒尺寸应集中在1~50μm之间，优选的颗粒尺寸可集中在2~15μm之间，更优选在2~10μm的范围内。磁性颗粒在磁流变流体的重量百分比维持在40%~95%之间，优选重量百分比集中在70%~90%之间。此外，为了提高磁流变流体的温度稳定性、沉降稳定性以及再分散稳定性，需要在磁流变流体中添加表面活性剂，例如表面分散剂、防沉降剂、粘度调节剂、消泡剂、有机触变剂、无机触变剂、有机润滑剂，无机润滑剂，等等。为了提升磁流变流体的抗摩擦性能，选用的有机润滑剂为锂基润滑油、钼基润滑油、锌基润滑油、铝基润滑油、轻质石蜡油，等等。在磁流变流体中，有机润滑剂在磁流变流体的重量百分比集中在0.1%~5%之间，优选重量百分比集中在0.5%~3%之间。

本发明的该实施例中，首先提供的微米尺度的磁性颗粒，该微米尺度的磁性颗粒可通过水雾化或者气雾化工艺得到，因此其主要部分、而非全部的颗粒呈大体上球状的形状。使用气流破碎（业内简称气破）工艺对磁性颗粒进行整形，破碎压力保持在0.2~1.2 MPa范围内，优选为0.7~1.0 MPa，给料速度保持在0.5~5 kg/h范围内，优选为2~4 kg/h。将气破整形后的磁性颗粒进行收集，按照磁性颗粒重量百分比为78%配制磁流变流体。作为对比，选用未气破整形的磁性颗粒按照相同配方配制磁流变流体，其具有相同的磁性颗粒重量百分比。表1展示了该第一实施例的A178-气破整形的磁流变流体与A178-未气破整形的磁流变流体的使用寿命测试结果的对比。该使用寿命实验的测试结果均为5只直线型磁流变阻尼器的采样测试结果的平均值。

为了评估磁流变流体的耐久性（即，使用寿命），使用寿命实验以直线型磁流变阻尼器作为研究对象，称取固定体积的磁流变流体至BHMRD-C45-60磁流变阻尼器中，磁流变阻尼器内的填充气压为0.5~3 MPa，例如为1.5~2.5 MPa。测试平台为MTS试验机，参考QC/T545-1999汽车简式磁流变阻尼器台架试验方法进行正弦激励测试，振幅为2~20 mm，优选为5~10 mm，振动频率为1~10 Hz，优选为3~5 Hz。

测试平台设备每运行测试1万次后关闭正弦激励，借助力传感器测试磁流变阻尼器的阻尼力数值，如果此时磁流变阻尼器内磁流变流体的初始阻尼力的增加在未测试时初始阻尼力的50%以内时，判定磁流变流体未达到使用寿命极限。其中，寿命实验的测试结果为5只直线型磁流变阻尼器的平均采样数值。

一般而言，在一段时期的循环使用（测试）后，磁流变阻尼器内作为工作流体的磁流变流体的初始阻尼力会随之增加。在常规的应用场合中，如果磁流变流体的初始阻尼力增加了50%以上，业内一般认为达到了磁流变流体的正常使用寿命极限，已经失效，应当停止使用或者更换新的磁流变流体。

如上所述，并且如表1所示，磁性颗粒在未经过任何气破整形处理时制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中经过148万次寿命实验后失效。相比之下，磁性颗粒在气破整形后制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中经过171万次寿命实验后失效。

测试结果表明，气破整形处理改善了磁性颗粒的球形度与颗粒分布，可减少过多粗颗粒的存在，对磁性颗粒进行气破整形，可有效提升磁流变流体的使用寿命，参见如下表1。

表1 A178-气破整形的磁流变流体与A178-未气破整形的磁流变流体的使用寿命测试结果

磁性颗粒的表面包裹改性处理的第二实施例

在本实施例中，所制备的磁流变流体以油性液体作为基液，例如矿物油、白油、合成油、聚烯烃油、硅油，等等。磁性颗粒选择具有一定球形度的微米级颗粒，例如铁粉、羰基铁粉、羟基铁粉、氧化铁粉、四氧化三铁粉、铁铬合金粉、铁镍合金粉、铁钴合金粉，等等。磁性颗粒的粒径可保持在微米尺度，颗粒尺寸可集中在1~50μm之间，优选颗粒尺寸可集中在2~15μm之间。磁性颗粒在磁流变流体的重量百分比维持在40%~95%之间，优选重量百分比集中在70%~90%之间。

此外，为了提高磁流变流体的温度稳定性、沉降稳定性以及再分散稳定性，需要在磁流变流体中添加表面活性剂，例如表面分散剂、防沉降剂、粘度调节剂、消泡剂、有机触变剂、无机触变剂、有机润滑剂，无机润滑剂，等等。为了提升磁流变流体的抗摩擦性能，选用的有机润滑剂为锂基润滑油、钼基润滑油、锌基润滑油、铝基润滑油、轻质石蜡油，等等。在磁流变流体中，有机润滑剂在磁流变流体的重量百分比集中在0.1%~5%之间，优选重量百分比集中在0.5%~3%之间。

本发明的该实施例中使用表面包裹改性工艺对磁性颗粒表面进行整形处理，在磁性颗粒表面包裹一层表面改性包覆层，该表面改性包覆层能够修复和/或填补磁性颗粒表面的缺陷，改善颗粒的球形度，并且可有助于增加磁性颗粒的抗沉降性能，改善颗粒的减摩性能，减轻颗粒之间的磨损。在表面包裹改性处理过程中，将包裹材料按照比例溶于有机溶剂中，混合溶液与磁性颗粒在高速搅拌条件下快速混合至有机溶剂完全挥发，确保包裹材料均匀分散包裹磁性颗粒。其中，可选的包裹材料为有机硅氮烷、有机硅氧烷、硅酮树脂、聚酰亚胺树脂，或者它们的任意组合物，等等。有机溶剂为甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、石油醚、丙酮、乙酸乙酯、乙醇，等等。在本实施例中，选用具有优异的疏水性、柔顺性、耐候性、耐磨性能的有机硅氧烷作为包裹材料，其在磁性颗粒中的重量占比可为0.1%~5%，优选为0.2%~0.5%。有机硅氮烷与有机硅氧烷一样具有优良的疏水性、柔顺性、耐候性，而且具有优良的耐热性和抗摩擦性能。

将包裹处理后的磁性颗粒进行干燥收集，按照磁性颗粒重量百分比为78%配制磁流变流体。作为对比，选用未进行任何包裹处理表面改性工艺的磁性颗粒按照相同配方配制磁流变流体。表2展示了该第二实施例的A178-表面包裹改性的磁流变流体与A178-未表面改性的磁流变流体的使用寿命测试结果的对比。该使用寿命实验的测试结果均为5只直线型磁流变阻尼器的采样测试结果的平均值。

如表2所示，磁性颗粒在未经过任何表面改性处理所制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中经过148万次使用寿命实验后失效（失效的判断标准如上所述，即，磁流变流体的初始阻尼力增加了50%以上）。相比之下，磁性颗粒在上述表面包裹改性后制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中经过159万次寿命实验后失效。

测试结果表明，在对磁性颗粒表面进行包裹处理后，由于能够有效减少或者甚至基本上消除磁性颗粒表面的缺陷，并有助于改善提升磁性颗粒的球形度，这使磁性颗粒在长时间磨损时发生破碎的可能性降低，最终提升了磁流变流体的使用寿命，如下表2所示。

表2 A178-表面包裹改性的磁流变流体与A178-未表面改性的磁流变流体的使用寿命测试结果

磁性颗粒的渗碳处理工艺的第三实施例

在本实施例中，所制备的磁流变流体以油性液体作为基液，例如矿物油、白油、合成油、聚烯烃油、硅油，等等。磁性颗粒选择具有一定球形度的微米级颗粒，例如铁粉、羰基铁粉、羟基铁粉、氧化铁粉、四氧化三铁粉、铁铬合金粉、铁镍合金粉、铁钴合金粉，等等。磁性颗粒的粒径可保持在微米尺度，颗粒尺寸可集中在1~50μm之间，优选颗粒尺寸可集中在2~15μm之间。磁性颗粒在磁流变流体的重量百分比维持在40%~95%之间，优选重量百分比集中在70%~90%之间。此外，为了提高磁流变流体的温度稳定性、沉降稳定性以及再分散稳定性，需要在磁流变流体中添加表面活性剂，例如表面分散剂、防沉降剂、粘度调节剂、消泡剂、有机触变剂、无机触变剂、有机润滑剂，无机润滑剂，等等。为了提升磁流变流体的抗摩擦性能，选用的有机润滑剂为锂基润滑油、钼基润滑油、锌基润滑油、铝基润滑油、轻质石蜡油，等等。在磁流变流体中，有机润滑剂在磁流变流体的重量百分比集中在0.1%~5%之间，优选重量百分比集中在0.5%~3%之间。

本发明的该实施例中使用渗碳还原工艺改善磁性颗粒的刚度，结合渗碳处理工艺改善不用磁性颗粒的组织缺陷和内部应力，向未渗碳的磁性颗粒中填充不同比例的渗碳改性磁性颗粒或含FeC₃晶体的磁性颗粒，从而为磁流变体系引入一种便于减轻磨损破碎的吸能-支撑复合结构。磁性颗粒的渗碳工艺可在含有保护性气氛如氩气、氮气和渗碳剂（渗碳气氛）等的渗碳炉中进行，渗碳剂（渗碳气氛）可以是甲烷、乙烷、汽油、乙醇、甲苯，等等，渗碳温度一般在700~900℃的范围内，优选为780~810℃，渗碳结束后将磁性颗粒保持在100~250℃范围，优选为150~200℃下进行低温回火。将得到的渗碳处理的磁性颗粒与未渗碳的磁性颗粒按照5：95、10：90或者15：85的重量百分比进行配比，并按照总的磁性颗粒重量百分比为78%配制磁流变流体。作为对比，选用未渗碳处理的磁性颗粒按照相同配方配制磁流变流体。

表3展示了该第三实施例的A178-渗碳颗粒占5%重量/未渗碳颗粒占95%重量的磁流变流体、A178-渗碳颗粒占10%重量/未渗碳颗粒占90%重量的磁流变流体、A178-渗碳颗粒占15%重量/未渗碳颗粒占85%重量的磁流变流体与A178-未渗碳处理的磁流变流体的使用寿命测试结果的对比。该使用寿命实验的测试结果均为5只直线型磁流变阻尼器的采样测试结果的平均值。

表3 A178-渗碳处理的磁流变流体与A178-未渗碳处理的磁流变流体的使用寿命测试结果

如表3所示，磁性颗粒在未经过任何处理时制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中经过148万次寿命实验后失效（失效的判断标准如上所述，即，磁流变流体的初始阻尼力增加了50%以上）。相比之下，磁性颗粒在渗碳后与未渗碳的磁性颗粒按照5：95制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中超过300万次寿命实验仍未达到失效标准；磁性颗粒在渗碳后与未渗碳的磁性颗粒按照10：90制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中超过300万次寿命实验仍未达到失效标准；磁性颗粒在渗碳后与未渗碳的磁性颗粒按照15：85制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中经过231万次寿命实验后失效，如表3所示。

通常认为，磁流变流体的使用寿命延长或提高的影响因素之一在于，在对磁性颗粒表面进行渗碳处理后，按较少的渗碳磁性颗粒的填充比例便可赋予磁流变流体具有吸能-支撑复合结构，这种吸能-支撑复合结构可以提供加磁后阻尼器结构对磁性颗粒的以及磁性颗粒之间的缓冲和摩擦，使得磁性颗粒被磨损或磨耗成更小的非所需粒子的趋势被大大减缓或减弱；

另一因素在于，渗碳工艺过程和回火工艺过程二者都可减轻或消除磁性颗粒的颗粒内部应力和晶体缺陷，磁流变流体的这种吸能-支撑复合结构以及其内部应力和组织缺陷均减少，均有助于减缓或降低磁性颗粒的磨损破碎，从而有效地提高磁流变流体的使用寿命；

另外一个因素还在于，当磁流变流体中的渗碳处理的磁性颗粒含量过高时，整个磁流变流体体系的刚度过大，磁性颗粒对磁流变阻尼器件（例如出口、活塞杆、密封件、其它结构部位，等等）的磨损趋向于增加，从而导致磁流变阻尼器的使用寿命降低，甚至最终失效。本发明人发现，通过合理控制磁性颗粒中渗碳处理的磁性颗粒的含量至一定的较低比例范围，例如，控制渗碳处理的磁性颗粒占全部磁性颗粒的5 - 15%重量，将会获得具有更长使用寿命的磁流变流体。

以上检测数据和对比说明，本实施例的含有一定比例的、例如在5%-15%范围内的渗碳磁性颗粒的长使用寿命的磁流变流体，将具有改善的耐久性和更高的使用寿命。

综上所述，从以上实施例的测试结果可以综合获知：

磁性颗粒在未经过任何处理时制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中经过148万次寿命实验后失效；

磁性颗粒在气破整形后制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中经过171万次寿命实验后失效；

磁性颗粒经过表面包裹改性后制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中经过159万次寿命实验后失效；

磁性颗粒在渗碳后与未渗碳的磁性颗粒按照5：95的添加量制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中超过300万次寿命实验后仍未失效；

磁性颗粒在渗碳后与未渗碳的磁性颗粒按照10：90的添加量制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中超过300万次寿命实验后仍未失效；

磁性颗粒在渗碳后与未渗碳的磁性颗粒按照15：85的添加量制备的磁流变流体在磁流变阻尼器中经过231万次寿命实验后方才开始失效。

上述第一、第二、第三实施例中对磁流变流体的磁性颗粒的处理工艺可以单独地进行，也可以组合在一起来进行。例如，可在对磁性颗粒进行气破整形处理之前或之后，进行磁性颗粒的渗碳处理；可在对磁性颗粒进行气破整形处理之后，结合进行磁性颗粒的表面包裹改性处理，等等。这些组合处理工艺显然有助于进一步改善本发明的磁流变流体的耐用性和使用寿命，这是本领域的普通技术人员在阅读了本发明的教导后完全可以理解并可实现的。

本发明还由此提供一种延长使用寿命的磁流变阻尼器，其使用了根据本发明的延长使用寿命的磁流变流体。由于磁流变阻尼器的组成部件的使用寿命远高于其使用的磁流变流体的使用寿命，因此，归因于其作为工作流体使用的磁流变流体的使用寿命延长，这种磁流变阻尼器的使用寿命也得以延长，即，具备高的耐用性。

出于说明的目的而提出了对本发明的对若干个实施例的前文描述。所述前文描述并非意图是穷举的，也并非将本发明限于所公开的精确特征和/或形式。

显然，根据上文的教导，可做出许多修改和变型，这些都属于本发明的范围内。本发明的范围仅由所附权利要求来限定。所附权利要求书旨在覆盖所有这样的修改和变型。

Claims (11)

1.一种延长使用寿命的磁流变流体，其特征在于，所述磁流变流体包含：

总体呈球状的微米尺度的磁性颗粒，其含量占所述延长使用寿命的磁流变流体的总重量的40-95%；

载液；和

添加到所述载液中的添加剂；

其中，所述载液和所述添加剂的含量为所述延长使用寿命的磁流变流体的总重量的余量；

其中，所述磁性颗粒是在0.2 ~ 1.2 MPa的破碎压力下经过气流破碎整形处理的；

其中，所述磁性颗粒中的至少一部分是含FeC₃晶体的磁性颗粒；并且

其中，所述磁性颗粒的粒径集中在2-15微米的范围内。

2.根据权利要求1所述的磁流变流体，其特征在于，所述磁性颗粒上包裹有表面改性包覆层。

3.根据权利要求2所述的磁流变流体，其特征在于，所述表面改性包覆层的材料选自有机硅氮烷、有机硅氧烷、硅酮树脂和聚酰亚胺树脂中的一者。

4.根据权利要求1所述的磁流变流体，其特征在于，所述添加剂包含下列中的至少一种：表面活性剂、分散剂、防沉降剂、有机触变剂，增稠剂，抗氧化剂，润滑剂，粘度调节剂、阻燃剂、有机粘土类流变性添加剂和含硫化合物。

5.一种延长使用寿命的磁流变阻尼器，其使用根据权利要求1-4中任一项所述的磁流变流体作为工作流体。

6.一种制备延长使用寿命的磁流变流体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供总体呈球状的微米尺度的磁性颗粒；

在0.2 ~ 1.2 MPa的破碎压力下对所述磁性颗粒进行气流破碎整形处理，并收集所述气流破碎整形处理后的磁性颗粒；

在所述气流破碎整形处理之前或者之后，对所述磁性颗粒的一部分进行渗碳处理；和

将所述气流破碎整形处理后的磁性颗粒与载液和添加剂混合、搅拌配制得到延长使用寿命的磁流变流体，使得所述气流破碎整形处理后的磁性颗粒的含量占所述延长使用寿命的磁流变流体的总重量的40-95%，余量为所述载液和所述添加剂；

其中，通过所述气流破碎整形处理将所述磁性颗粒的粒径集中在2-15微米的范围内。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进行所述渗碳处理的磁性颗粒占全部所述磁性颗粒的5-15%重量。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述渗碳处理包括渗碳后的低温回火步骤。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述气流破碎整形处理之后，对所述磁性颗粒的至少一部分进行表面包裹改性处理，从而在其表面包裹一层表面改性包覆层。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述表面改性包覆层的材料选自有机硅氮烷、有机硅氧烷、硅酮树脂和聚酰亚胺树脂中的一者。

11. 根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述渗碳处理在含有保护性气氛和渗碳剂的渗碳炉中在700 ~ 900℃的温度下进行。