以羰基铁粉为悬浮相，硅油为分散相，采用高速球磨机球磨分散的方法制备磁流变液，考察了磁流变液制备过程中球料比对其零场粘度、沉降稳定性、流变性能的影响。利用NXS-11A旋转粘度计、自然沉降法分别对磁流变液的零场粘度、流变性和沉降稳定性进行了测试，研究发现球料比对磁流变液的粘度和沉降稳定性影响很大。随着球料比的不断增加，其粘度呈现出先减小后增大的趋势，当球料比为3：9时，所获得零场粘度最低。其沉降稳定性与粘度有很好的对应关系，即粘度大的沉降速率慢，粘度小的则沉降速率快。在磁流变液组成成分不变的情况下，制备磁流变液的过程中可以通过改变球料比的方法来改变磁流变液的零场粘度和沉降稳定性。

磁流变液的沉降稳定性是困扰其应用的难题,本研究通过加入纳米Fe3O4来改善磁流变液的稳定性。首先采用共沉淀法制备平均粒径为10nm的Fe3O4磁性粒子,将其掺入到羰基铁磁流变液中,研究其掺入比例对磁流变液稳定性和零磁场粘度的影响。通过对样品的SEM和TEM分析以及实验观察,发现纳米Fe3O4粒子的加入可以增强磁流变液中羰基铁粒子在载液中的分散效果,从而改善磁流变液的沉降稳定性。

以羰基铁粉为磁性颗粒,不同比表面积(150,200,380m^2·g-1)纳米SiO_2粒子为触变剂制备了磁流变液,研究了不同比表面积SiO_2对磁流变液流变特性和沉降稳定性的影响。结果表明:SiO_2的比表面积越大,磁流变液的饱和磁化强度和相对磁导率越大;随着SiO_2比表面积的增大,磁流变液的零场黏度先快速增大后略微减小,剪切应力、屈服应力和沉降稳定性增大;当SiO_2比表面积为380m^2·g-1时,磁流变液表现出优良的可控性。

分别选择二甲基硅油、矿物油350N和合成基础油PAO10为载液制备磁流变液样品。用扫描电镜观察制备前、后磁性颗粒的微观结构。对三组样品的传动性能(沉降稳定性、零场粘度和剪切屈服应力)进行了测试和讨论。结果表明,磁流变液样品MRF-2、MRF-3的沉降速率均小于20%,励磁电流为2 A时,剪切屈服应力高于27 k Pa,具有较好的综合性能,满足传动用磁流变液的要求。

主要研究表面活性剂对磁流变液的的沉降稳定性能的影响。通过实验分析了不同种类和质量分数表面活性剂条件下的磁流变液样品性能上的差异，探究表面活性剂HLB值对磁流变液抗沉降稳定性的影响，发现随着HLB值的减小，磁流变液的沉降稳定性有所提高。此外，还引入了接触角概念，分析在磁流变液的制备过程中测量分散颗粒对基液的润湿性的影响，探究基于磁流变液的抗沉降稳定性的新的评价方法。

为了提高磁流变液的抗沉降性能,分别制备了以多壁碳纳米管、氧化石墨烯以及表面活性剂作为包覆材料的3种轻质包覆铁磁颗粒.采用控制变量法混合3种铁磁颗粒,制得磁流变液样品,并进行沉降稳定性测试和剪切屈服应力测试,继而提出了一种能反映磁感应强度、体积分数、颗粒直径等对磁流变液剪切屈服应力影响的参数化力学模型.试验结果表明,混合轻质包覆铁磁颗粒的加入能极大提高磁流变液的沉降稳定性,且随着体积分数的增加,磁流变液的沉降率逐渐降低,当体积分数达到48%时,沉降率仅为3.49%.参数化力学模型结果与试验结果拟合度较高,证实了参数化力学模型的有效性,可为磁流变液微观力学模型的建立提供较好的指导.

以直流电弧等离子体法制备的纳米铁颗粒为分散相制备磁流变液。实验表明所制备的颗粒为尺寸分布较为均一的球状颗粒,直径为30nm～50nm,且具有较高的饱和磁化强度。分别以纳米铁颗粒和羰基铁粉为分散相,二甲基硅油为基液制备颗粒含量相同的磁流变液。磁流变性能及沉降稳定性实验结果表明,纳米铁颗粒磁流变液具有显著的磁流变效应,且沉降稳定性优于羰基铁粉磁流变液。

磁流变液(Magnetorheological Fluid,MRF)的沉降稳定性是磁流变领域的一个重要研究方面,同时也是反映磁流变液品质的一个重要指标,优良的稳定性对于磁流变液的保存和应用具有重要意义。笔者基于重力沉降理论导出了磁性颗粒的匀速沉降速度,结合基于斯托克斯公式的颗粒沉降速度公式,分析讨论了沉降稳定性的影响因素,包括颗粒直径和颗粒与基础液密度差等,并阐述了前人为提高其稳定性在颗粒、基础液及添加剂等方面所做的的工作;对目前磁流变液沉降稳定性常用的表征方法进行了系统论述。最后,笔者提出:探索更具代表性的表征方法并弄清楚其作用机理,以及探究更为有效的改善稳定性并以不牺牲其他性能为代价的方法将会成为日后研究工作的重点。