Publication: Predicting tribological performance of liquid lubricants and coated-surfaces by machine learning approaches
cris.virtual.department | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | |
cris.virtual.orcid | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | |
cris.virtualsource.department | 552ea481-b11a-4f50-8267-87fde191dcc6 | |
cris.virtualsource.orcid | 552ea481-b11a-4f50-8267-87fde191dcc6 | |
dc.contributor.author | Muhammad Hazman Sharuddin | |
dc.contributor.supervisor | Shafie Kamaruddin | |
dc.contributor.supervisor | Aishah Najiah Dahnel | |
dc.contributor.supervisor | Mohd Hafis Sulaiman | |
dc.date.accessioned | 2025-03-11T03:55:12Z | |
dc.date.available | 2025-03-11T03:55:12Z | |
dc.date.issued | 2025 | |
dc.description.abstract | Minimizing friction and wear between contacting surfaces is a central focus in tribology, especially in improving lubricants' performance for engine durability and reliability. Low-viscosity lubricants, while beneficial for fuel efficiency, present challenges in reducing friction and wear. The shift to low-viscosity lubricants, such as SAE 5W30 and SAE 0W20, raises concerns about increased surface contact and potential durability challenges, highlighting the need for advanced additives like graphene and fullerene, as well as coatings, to mitigate these issues, while leveraging machine learning to predict tribological performance and reduce resource-intensive experimental trials. Graphene and fullerene have gained attention as potential additives to enhance the tribological properties of lubricants This study investigates the effects of 0.005 wt.% graphene and fullerene in SAE 0W20 lubricant, along with six different coatings (TiN, AlTiN, CrN, TiAlSN, TiCN, and DLC-AlTiN) on steel block. The primary aim is to develop a dataset that explores the relationships between these additives and coatings with critical tribological parameters—coefficient of friction, wear area, and temperature. Using a rod and ring tribometer, this study measures the tribological performance, with SEM and EDX analyses for surface characterization. The findings indicate that graphene and fullerene additives significantly reduce friction and wear, with graphene showing better heat dissipation. The coatings, particularly CrN, reduce wear and friction, although CrN showed higher wear compared to others. Machine learning models, including Support Vector Regression (SVR), Random Forest (RF), and Decision Tree (DT), were used to predict the tribological parameters. RF outperforms SVR and DT in predicting both friction and wear area, while DT excels in predicting temperature. This research contributes to improving lubrication strategies and predictive modeling, offering valuable insights for enhancing engine performance and durability in automotive engineering. | |
dc.description.abstractarabic | يُعد تقليل الاحتكاك والتآكل بين الأسطح المتلامسة محورًا رئيسيًا في علم الاحتكاك (Tribology)، خاصة في تحسين أداء زيوت التشحيم لضمان متانة و اعتمادية المحركات. توفر زيوت التشحيم منخفضة اللزوجة فوائد في تحسين كفاءة استهلاك الوقود، لكنها تحديات في تقليل الاحتكاك والتآكل. الانتقال إلى زيوت منخفضة اللزوجة، مثل SAE 5W30 وSAE 0W20، يثير مخاوف بشأن زيادة التلامس السطحي وما قد يترتب عليه من تحديات في المتانة، مما يُبرز الحاجة إلى إضافات متقدمة مثل الجرافين والفوليرين، بالإضافة إلى الطلاءات التي تخفف من هذه المشكلات، مع الاستفادة من تقنيات التعلم الآلي للتنبؤ بالأداء الاحتكاكي وتقليل المحاولات التجريبية المكلفة.لقد اكتسب الجرافين والفوليرين اهتمامًا كإضافات محتملة لتحسين الخصائص الاحتكاكية لزيوت التشحيم. تبحث هذه الدراسة في تأثير إضافة 0.005% وزنيًا من الجرافين والفوليرين إلى زيت التشحيم SAE 0W20، بالإضافة إلى ستة أنواع مختلفة من الطلاءات (TiN، AlTiN، CrN، TiAlSN، TiCN، وDLC-AlTiN) على كتل فولاذية. الهدف الأساسي هو تطوير مجموعة بيانات تستكشف العلاقة بين هذه الإضافات والطلاءات مع العوامل الاحتكاكية الحرجة، مثل معامل الاحتكاك، مساحة التآكل، ودرجة الحرارة. باستخدام جهاز اختبار الاحتكاك من نوع "Rod and Ring Tribometer"، تقيس هذه الدراسة الأداء الاحتكاكي، مع إجراء تحليلات SEM وEDX لتوصيف الأسطح. تشير النتائج إلى أن إضافات الجرافين والفوليرين تقلل بشكل كبير من الاحتكاك والتآكل، حيث يُظهر الجرافين قدرة أفضل على تبديد الحرارة. أما الطلاءات، خاصة CrN، فتُظهر تقليلًا في التآكل والاحتكاك، على الرغم من أن CrN أظهر تآكلاً أعلى مقارنة بالطلاءات الأخرى. تم استخدام نماذج التعلم الآلي، بما في ذلك الانحدار باستخدام الآلات الداعمة (SVR)، وغابة القرار العشوائي (RF)، وشجرة القرار (DT) للتنبؤ بالعوامل الاحتكاكية. وقد تفوقت تقنية RF على SVR وDT في التنبؤ بكل من الاحتكاك ومساحة التآكل، في حين تميزت DT في التنبؤ بدرجة الحرارة. تسهم هذه الدراسة في تحسين استراتيجيات التشحيم والنمذجة التنبؤية، مما يوفر رؤى قيمة لتعزيز أداء المحركات ومتانتها في هندسة السيارات. | |
dc.description.cpsemail | cps2u@iium.edu.my | |
dc.description.degreelevel | Master | |
dc.description.email | hazmansharuddin@gmail.com | |
dc.description.identifier | Thesis : Predicting tribological performance of liquid lubricants and coated-surfaces by machine learning approaches / by Muhammad Hazman bin Sharuddin | |
dc.description.identity | G212823Muhammadhazmansharuddin | |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Engineering (KOE) | |
dc.description.nationality | MALAYSIA | |
dc.description.notes | Thesis (MSCE)--International Islamic University Malaysia, 2025. | |
dc.description.physicaldescription | 1 online resource (xviii, 90 leaves) ; color illustrations. | |
dc.description.programme | Master of Science in Manufacturing Engineering | |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/32794 | |
dc.language.iso | en | |
dc.publisher | Kuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2025 | |
dc.rights | JOINTLY OWNED WITH A THIRD PARTY(S) AND/OR IIUM | |
dc.subject | Graphene;Nano Additive;Lubrication | |
dc.title | Predicting tribological performance of liquid lubricants and coated-surfaces by machine learning approaches | |
dc.type | master thesis | |
dspace.entity.type | Publication | |
oairecerif.author.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# |
Files
Original bundle
1 - 1 of 1
Loading...
- Name:
- G212823Muhammadhazmansharuddin_SEC.pdf
- Size:
- 15.06 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- Full text.