微/纳米机械粘附及表面分子自组装膜改性技术

江苏大学研发的“微/纳米机械粘附及表面分子自组装膜改性技术”日前通过省科技厅组织的鉴定．该研究成果建立了考虑量子效应的微/纳机械粘附的作用力分析理论模型,首次将量子力作用引入微/纳机械的设计,首次得到了不同表面力作用下的抗粘附结构参数设计图．研制出点接触纯滑动微摩擦测量仪,填补了宏观与纳米级之间微摩擦测试的空白,在国内首次成功制备了FDTS的自组装膜,在国际上首先对FDTS自组装膜的减摩性能、摩擦力随栽荷变化的规律、污染膜的影响、破坏规律、时间稳定性以及湿度对FDTS自组装膜摩擦性能的影响进行了全面系统的研究。     

铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜的摩擦学特性

为研究铝金属薄膜上三氯十八硅烷(OTS)自组装分子膜的摩擦学特性,采用自组装的方法在铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜,分析了纳米尺度和毫牛尺度下载荷、滑动速度以及紫外照射对薄膜摩擦学特性的影响.结果表明:制备的OTS自组装分子膜具有疏水特性和良好的润滑性能.紫外照射5 min后,自组装分子膜摩擦力降低;紫外照射15 min时,自组装分子膜的网状结构受到破坏,减弱了润滑效果.在纳米尺度和毫牛尺度下,摩擦力随载荷和滑动速度的增大而增大;铝金属薄膜摩擦系数降低时,自组装分子膜磨损显著降低,摩擦副的耐久性略有提高.     

基于油润滑条件下的纳米单元表面优化作用机理

依据摩擦化学反应和作用模型的建立，研究了油润滑介质中纳米单元表面优化作用机制，认为纳米粒子油润滑表面优化行为是以下途径共同作用的结果：摩擦副表面短程作用力导致摩擦副近表面纳米粒子在表面富集，使表面润滑层(膜)的厚度增加、强度增大；表面富集的部分纳米粒子在摩擦条件下发生摩擦化学反应，生成新的化学转移膜；纳米粒子在摩擦过程中填平、抛光表面等。     

纳米铜润滑油耐磨性能的实验研究

为考察纳米铜粉具有的抗磨性及修复性能,分别采用常用润滑油和加了纳米铜粉的同种润滑油为润滑介质在相同的摩擦和加载条件下进行金属摩擦实验,观察金属表面在摩擦后的磨斑微观形貌及摩擦过程中表面特征反映.实验结果表明,纳米铜粉确实有着良好的润滑功能,并且对已磨损的工件表面具有一定的修复功能.     

基于乳化液的ZCuPb20Sn5和ZL108摩擦磨损特性研究

为了考察ZCuPb20Sn5和ZL108在乳化液润滑条件下的摩擦磨损性能,在MMW -1摩擦磨损试验机上对两种材料进行了销盘摩擦副和止推圈摩擦副的试验研究,得出了在不同载荷和转速下,两种材料的磨损量、磨损率、摩擦力及摩擦系数等实验结果,采用MATLAB三次样条拟合工具分别得出了摩擦系数和磨损率与载荷和速度之间的关系曲线...     

有限长线接触光干涉弹流润滑试验设计

为了研究纯滚动线接触摩擦副的润滑特性，本文介绍了用光干涉测量原理所设计的一地有奶长线接触光干涉弹性流体动力润滑试验机的工作原理和结构分析，给出富油润滑和纯滚动工况下对数线线滚子与玻璃盘之间的油膜形状与膜厚的光干涉实验结果，并提出今后需改进的方面。     

多取代C60-聚苯乙烯材料的合成及微观摩擦学研究

为设计并合成具有优良摩擦学性能的润滑材料和研究其摩擦润滑机理 ,介绍了表面修饰的 C6 0 功能高分子复合新材料的摩擦学研究工作。采用自由基聚合方法合成了多取代 C6 0 -聚苯乙烯 ,对其物理化学性能做了表征 ,并采用 L B膜制备技术制备分子有序膜和原子力 /摩擦力显微镜测试微观摩擦学特性。测试结果表明 ,实验合成了目标产物 ,这种高分子材料可形成有序且紧密的 L B膜 ,可望成为有效的分子润滑材料     

微摩擦测试的微力传感器设计

论述了一种新的应用于微摩擦测试的微力传感器,这种微力传感器能同时测定微小摩擦力及相应正压力的大小,其独特的悬臂结构消除了多维力传感器普遍关注的耦合问题．正压力和摩擦力的测力原理分别基于应变片法和位移法．标定及静态特性的分析表明,该微力传感器具有较高的测力精度和分辨力,适合于mN级的摩擦测试．摩擦测试实验表明,该微力传感器完全能进行各种润滑膜的微摩擦性能评估测试,从而为微摩擦研究提供了一种有效的实验工具．     

Au表面MD膜的纳米摩擦特性的实验研究

利用原子力显微镜研究了不同类型金表面的纳米摩擦特性。结果表明,非活性端基修饰前后的阴离子化金表面和沉积单层分子沉积（ＭＤ）膜的金表面均有不同程度的润滑作用;而非活性端基修饰可以使其纳米摩擦特性稳定,并且可以显著降低摩擦力,这对于探索开发新型纳米尺度的薄膜润滑技术具有重要意义。     

T302添加剂对摩擦副抗胶合性能影响

通过对T302添加剂的润滑性能及抗胶合性能试验研究,发现T302添加剂能显著改善滑动摩擦副的抗胶合性能及润滑油的润滑性能,通过分析磨斑表面X射线衍射图谱(XPS),发现该种添加剂作用下,摩擦副表面形成了聚合物膜,使得摩擦力减小了,随着载荷的增大,添加剂在摩擦热产生高温作用下,部分原子如C、S同表面金属发生化学反应,生成了FeSO4 ,FeS 等物质.结合咬死失效后的表面形貌及咬死失效后滑动摩擦副表观特征分析,分析了该种添加剂作用下抗咬死性能提高的原因.     

耦合因素对混合润滑滑动轴承特性的影响

低速工况下处于混合润滑状态的滑动轴承易因变形或倾斜而发生磨损。为分析轴颈倾斜和磨损对滑动轴承混合润滑特性的影响,建立了计入轴颈倾斜和弹性变形的平均流量方程、G-T接触方程和Archard磨损方程耦合模型,采用有限差分法及超松弛迭代法计算混合润滑状态下轴承特性参数和时变磨损参数,对比了轴颈倾斜前后或磨损前后轴承的润滑性能,并分析粗糙度和边界摩擦系数等因素对各性能参数的影响。搭建摩擦磨损试验台测试了倾斜状态下轴承的润滑特性,验证了理论模型的正确性。理论分析与试验结果表明：重载大偏心时轴承转变为混合润滑状态,轴颈倾斜程度越大,轴承越容易发生混合润滑;轴承倾斜后,压力峰值和接触区域形状发生改变,磨损量因而发生变化,并且磨损深度分布沿轴向或周向倾斜;磨损降低了油膜的动压效应,并且使膜厚比降低,导致油膜压力峰值下降约20%,接触压力峰值降低约90%,承载力最高下降约19.71%;对比磨损前后的轴承形貌发现,轴颈倾斜使得磨损集中于间隙减小的一端。该研究可为实际工程中轴承的设计提供理论依据。     

湿式铜基摩擦副局部接触对摩擦因数的影响

考虑金属的热衰退特性及温度、压力和摩滑速度对混合润滑油膜的影响,建立了湿式铜基摩擦副局部接触摩擦因数计算模型,研究了摩滑过程中湿式铜基摩擦副局部接触状态下摩擦因数的变化规律,并通过销-盘摩擦因数测量实验对摩擦因数计算模型进行了验证.研究结果表明:摩擦元件屈曲变形导致摩擦元件间摩擦状态发生变化,在局部接触条件下,接触区摩擦状态随温度升高可分为油膜主导阶段、微凸峰主导阶段、摩擦因数上升阶段和热衰退阶段4个阶段.其中,油膜主导阶段会随摩滑速度的减小而消失.干摩擦状态下,摩滑速度对摩擦因数影响较小.在混合润滑状态下,摩擦因数随摩滑速度增加而下降,且温度越小摩擦因数衰减越显著.局部接触区平均面压较小时,压力对摩擦因数影响较小,当压力超过100 MPa时,接触面压力开始对混合润滑中的油膜主导阶段产生影响,此时摩擦因数随压力升高而增大.      

冷挤压成形工艺中润滑特性的研究

文章对冷挤压工艺中的非稳态成形过程进行分析,在考虑金属塑性成形工艺中润滑剂呈非牛顿特性的条件下,运用塑性成形理论和摩擦学原理建立了比较精确的润滑模型,并运用该模型推导出油膜压力、润滑膜厚度、摩擦力的计算公式     

冷轧过程中的混合润滑特性

基于Christensen的表面粗糙峰分布假设,以轧制理论、流体力学理论为基础建立了考虑表面粗糙度的冷轧混合润滑模型,并提出了混合润滑摩擦状态约束关系式用来判别摩擦状态.对不同条件下油膜厚度、接触面积比、压应力及摩擦应力分布情况进行了仿真分析.结果表明:随着压下率的增加,油膜变薄、界面接触面积比增加、应力增大;同时,表面粗糙度对界面接触面积比及应力分布有较大影响,粗糙度增加,界面接触面积比增加,压应力及摩擦应力均增加.较高的润滑液黏度或轧制速度可以有效地降低轧制界面摩擦力及轧制力.     

Tribological behaviors of some polymeric materials in sea water

Ocean tribology, a new research field of tribology, is being established and developing. The investigation on the tribology in sea water has important significance to ocean exploitation. In this paper, the tribological behaviors of UHMWPE, PTFE as well as Ekonol/PTFE, graphite/PTFE and CF/PTFE sliding against GCr15 steel and Ni-Cr-WC alloy in sea water were investigated, and compared with those in pure water. Results show that the main factors that affect the tribological behaviors of five polymeric materials in sea water are the corrosive effect and lubricating effect of sea water. When polymeric materials sliding against GCr15 in sea water, owing to serious corrosion of counterface by sea water, the surface roughness of the counterface increases largely. As a result, the lubricating effect of medium decreases sharply and the plowing effect of counterface increases greatly. So the friction coefficients and wear rates of five materials sliding against GCr15 in sea water are much larger than those under other conditions. Such wear model, depending on the corrosion of counterface by medium, can be called indirect corrosive wear. Under other three conditions, owing to the more superior lubricating effect of sea water than pure water and the better wettability of Ni-Cr-WC than GCr15, the friction coefficients and wear rates of five materials increase in the following order： sliding against Ni-Cr-WC in sea water 〈 sliding against Ni-Cr-WC in pure water 〈 sliding against GCr15 in pure water. Moreover, compared with other materials, CF/PTFE is the one with more superior plowing and wear resistance in pure and sea water, which is a potential frictional material well suitable for pure and sea water lubrication.     

对缸套-活塞环材料在往复滑动中摩擦系数的试验研究

为了研究机车柴油机缸套—活塞环材料的摩擦学性能,我们设计并制定了一台往复式摩擦磨损试验机．该试验机可在一定范围内实行载荷、速度、润滑量的单因素控制,并可同时定性和定量的显示运动中的摩擦力大小．利用该试验和对美国ＧＥ公司采用的软氮化铸铁缸套—表面镀铬铸铁活赛环材料进行了摩擦学性能的试验研究,得出了该配对副在往复滑动中摩擦系数随载荷和速度变化的关系曲线．     

牙轮钻头滑动轴承仿生鲨鱼皮织构化表面润滑性能

牙轮钻头在超深井和大水平井的使用受到广泛关注,由于地层环境复杂化,为了使牙轮钻头有更高的稳定工作性。通过对合金材料表面织构化处理减摩效果的研究,结合鲨鱼皮减阻润滑的优势,针对牙轮钻头薄弱环节滑动轴承摩擦结合面进行了仿生鲨鱼皮织构化处理,基于所选取仿生织构的形貌参数构建滑动轴承流动润滑理论模型,采用有限差分法求解,获取润滑油的油压分布、承载能力及滑动轴承摩擦力,并探究阶跃冲击载荷下滑动轴承动压油膜的响应情况。结果表明：牙轮钻头滑动轴承流体润滑状态下,深径比大于0.3且面积率大于0.25的仿生表面织构对油膜承载力有增强效果;仿生表面织构在较低油膜压力下对油膜摩擦力影响突出,油膜摩擦力提高了14.12%;偏心率越大仿生表面织构对油膜承载力的提升效果越好,在偏心率为0.8时承载力提高效果达到200.45%;同时仿生织构的对滑动轴承流体润滑的轴向稳定性有提升效果。牙轮钻头滑动轴承仿生织构化处理有效地改善了滑动轴承润滑性能。可见,合适的织构尺寸能进一步提高滑动轴承处于流体润滑的适用工况范围,提高牙轮钻头的使用寿命。     

滑靴副润滑油膜成膜特性的理论与试验研究

为使滑靴副具有良好的摩擦性能,应使滑靴副处于全膜润滑状态. 通过耦合流体动力润滑方程、膜厚方程、任一点速度方程、流量平衡方程以及滑靴所受的力和力矩平衡方程,建立了滑靴的摩擦动力学模型,设计了滑靴副模型试验装置,仿真分析与试验研究了工作转速与压力对滑靴副油膜特性(中心膜厚、最小膜厚以及倾斜方位角)的影响. 仿真与试验结果表明,滑靴副的油膜厚度随工作转速的升高而增大,但增大趋势逐渐变缓;滑靴副油膜厚度随工作压力的升高而减小;低速高压下,滑靴副易处于混合润滑状态.      

铜带轧制表面最佳摩擦学参数探讨

本文从理论上研究了具有不同织构的铜带在轧制变形中的屈服条件;讨论了在薄材轧制过程中表面摩擦力对晶体某方向滑移系的启动作用;提出了对于某织构体系中存在最佳的轧制润滑摩擦学参数的概念。