为了改善羰基铁粉与硅油的相容性,提高磁流变液的沉降稳定性,选用硅烷偶联剂为表面改性剂,采用分散聚合法对羰基铁粉进行表面改性。通过傅立叶红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪等手段对改性前后羰基铁粉的结构、形貌和粒径进行了表征。同时还以改性前后的羰基铁粉为悬浮相,以硅油为分散相制备磁流变液。研究结果表明,改性后的羰基铁粉表面吸附有偶联剂,其粒径增大了2.4倍,与硅油有良好的亲和性,采用改性后的羰基铁粉可以显著改善磁流变液的沉降稳定性,同时偶联剂的添加会增大磁流变液的粘度,但是对流变性能影响较小。

采用成分为 Fe76Cr2Mo2Sn2P10B2C2Si4的自制非晶颗粒取代传统羰基铁粉作为分散相,制备非晶型磁流变液,以提高磁流变液的性能。对比非晶颗粒和羰基铁粉的软磁性能和密度,发现非晶颗粒具有较低的密度,在低磁场中具有较高的磁化强度和磁导率。测试颗粒体积含量为 20%的非晶磁流变液和羰基铁粉磁流变液的性能,可知非晶磁流变液在227 kA/m磁场强度下其饱和剪切屈服强度达41 kPa,抗沉降率为80%。在低磁场中（0~200 kA/m）基于非晶颗粒的磁流变液具有比羰基铁粉磁流变液更优的磁流变性能和沉降稳定性。

对悬浮相铁粉的表面进行镀镍和渗氮,从而改善磁流变液的性能。通过扫描电镜分析、热重分析、XRD分析、磁化特性分析,发现镀镍和渗氮可以提高铁粉的抗氧化性,渗氮后粒子表面形成1层Fe4N。摩擦性能的分析表明渗氮后提高了磁流变液的耐磨性。

分别以羰基型、还原型、磷化型3种类型的羰基铁粉配制不同的磁流变液,采用四球摩擦磨损试验机研究不同类型及含量的羰基铁粉对磁流变液摩擦性能的影响,并考察不同基础油磁流变液体系对羰基铁粉的感受性。结果表明:在硅油体系和矿物油体系中,磷化型羰基铁粉均表现出好于其他2种羰基铁粉的摩擦性能;磁流变液的摩擦因数随着羰基铁粉含量的增加呈现先增大后减小的趋势,当羰基铁粉的质量分数为70%时,磁流变液表现出较好的摩擦性能;矿物油对羰基铁粉的感受性好于硅油。

选用7种羰基铁粉通过机械球磨法制备磁流变液,利用四球摩擦实验机测试不同荷载和转速条件下磁流变液的摩擦系数,观察并计算磨斑直径,用电子显微镜(SEM)观察磨斑形貌,分析羰基铁粉表面类型、包覆和粒径对磁流变液摩擦磨损性能的影响。结果表明,磷化型羰基铁粉制备的磁流变液摩擦磨损性能优于还原型,羰基型最差;纳米Si O2包覆羰基铁粉能够有效降低磁流变液的摩擦磨损;低荷载条件下,磁流变液摩擦磨损性能受羰基铁粉粒径影响较大,在一定范围内减小粒径能够改善润滑性能,而随着荷载升高,这种影响逐渐减小。

以羰基铁粉为磁性颗粒,二甲基硅油为载液,十二烷基硫酸钠为表面活性剂,纳米SiO2和聚乙烯吡咯烷酮为添加剂,通过搅拌分散的方法制备出4份不同体积分数的羰基铁粉的磁流变液。通过自然沉降观测法和MCR-301模块化智能型流变仪检测磁流变液的沉降稳定性、零场黏度和磁流变性能。结果表明:铁粉体积分数为35%的磁流变液具有最低的沉降率、为8.6%,有最大的剪切应力、为31.33kPa,但零场黏度也相对较大、为4.4Pa·s,静置2个月后没有板结;而铁粉体积分数为20%的磁流变液具有最高的沉降率、为17.7%,最低的零场黏度、为0.8Pa·s,最小的剪切应力、为7.48kPa,静置2个月后轻微板结,轻微搅拌后又重新分散于载液中。在工程应用方面,铁粉体积分数较大的磁流变液使用效果相对较好。

采用磁化顶球法为四球机点摩擦副加场,测试不同种类羰基铁粉制备的磁流变液在有场状态下的摩擦特性,分析羰基铁粉表面类型和粒径对磁流变液摩擦特性的影响。结果表明,在外磁场作用下,摩擦副间的摩擦程度减轻,磁流变液的润滑性能提升。还原型羰基铁粉制备的磁流变液在有场作用下表现出良好的润滑性能,羰基型磁流变液较差,而经过Si O2表面包覆的羰基铁粉能够有效减轻有场条件下磁流变液的摩擦。有场条件下,磁流变液的摩擦因数随羰基铁粉粒径的增大而增大。

磁流变液是一种新型的流变特性可控的智能液体,具有较强剪切效应而广泛应用于航空航天等领域。通过改性羰基铁粉和原始羰基铁粉性能的试验对比,得出改性羰基铁粉可以改变抗沉降、团聚稳定性等性能,提高磁流变液的稳定性,进而改善单晶SiC基片的抛光质量。