波伏棱型纤蛇纹石石棉的X射线和电子衍射研究

作者在对我国主要的温石棉矿山的石棉种属进行系统研究时,在青海茫崖石棉矿和吉林集安石棉矿的样品中,分别发现了数个极为稀少的波伏棱型斜纤蛇纹石石棉和波伏棱型正纤蛇纹石石棉样品。通过对样品的X射线和电子衍射分析,在X射线垂直纤维旋转照片上精确地测定了这两种蛇纹石的13L的§值,在电子衍射照片上直观地表现了矿物内核为纤蛇纹石外壳为利蛇纹石的结构特点,为波伏棱型纤蛇纹石石棉的研究提供了新鲜资料。     

纤蛇纹石纳米纤维的制备及表征

使用阴离子表面活性剂Aerosol OT（AOT）对纤蛇纹石进行化学分散，制备纤蛇纹石纳米纤维。研究AOT浓度、分散时间及乳化机转速对纤蛇纹石分散效果的影响，获得制备纤蛇纹石纳米纤维的最佳条件。利用红外光谱、X射线衍射、热重-差式扫描量热法和扫描电镜对纤蛇纹石纳米纤维进行表征。研究结果表明：当AOT溶液质量浓度为2g／L左右，分散时间为40～50min，乳化机转速为5000-6000r／min时，AOT能有效吸附在纤蛇纹石纤维表面，达到最佳分散效果；形成的纤蛇纹石纳米纤维基本为单纤维，其形貌较为一致，直径为30～80nm，长度达10μm以上。     

短纤维石棉制备纤维状SiO2的原理与方法

对纤蛇纹石石棉的化学成分、晶体结构、形态特征和活性进行了研究,探讨了纤蛇纹石石棉制备纤维状纳米SiO2的原理,并对试验产物进行了分析.结果表明:纤蛇纹石石棉是天然产出的纳米管状材料,其内管直径为3.5～24 nm,多数小于11 nm,外管直径为16～56 nm,绝大多数在20～50 nm范围内.纯净的纤蛇纹石石棉样品的化学成分主要为SiO2、MgO和H2O ,其质量分数SiO2约为42%,MgO约为42%,结构水H2O 约为13%.纤蛇纹石具有卷管状结构,化学键特点决定了其具有很好的化学活性和可改造性,为制备纤维状纳米SiO2粉体材料创造了基础.纤蛇纹石石棉纤维经酸处理后,MgO等组分被浸取出来转变为硫酸盐,而残留下非晶质纳米SiO2纤维残骸;经后处理即可获得纤维状SiO2纳米材料.     

基于纳米氟化镧添加剂的润滑油摩擦学性能

为优化纳米氟化镧的制备方法,探索纳米氟化镧作为润滑油添加剂的摩擦学性能,采用化学沉淀法制备氟化镧(La F3)粒子,使用全方位行星式球磨机球磨后,得到纳米级氟化镧粒子.采用纳米激光粒度仪和X射线衍射仪(XRD)对样品进行表征.使用平平加OS-15(脂肪醇聚氧乙烯醚)作为表面活性剂,把纳米氟化镧粒子添加到基础油中,采用万能摩擦磨损试验机做四球试验,以评价纳米氟化镧粒子在润滑油中的抗磨减摩特性.试验钢球在金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)下观察,分析其抗磨减摩机理.结果表明:当纳米氟化镧的添加量为2.5%时,抗磨减摩效果最佳;纳米氟化镧润滑油与基础油相比,摩擦系数减小了52.7%,磨斑直径减小了29.6%;纳米氟化镧润滑油的磨斑较基础油更规则,犁沟较浅.分析表明,纳米氟化镧在摩擦磨损过程中及时填充到摩擦副表面,易与基体结合生成化学反应膜,有效阻挡了金属基体之间的摩擦磨损,起到良好的抗磨减摩作用.     

马里亚纳前弧南部橄榄岩的蛇纹石化

对马里亚纳前弧南部的蛇纹石化橄榄岩特征进行了岩石学和矿物化学研究,揭示了马里亚纳前弧南部橄榄岩的蛇纹石化过程,并探讨了蛇纹石矿物仅仅只出现利蛇纹石的原因.对比于马里亚纳蛇纹岩海山,马里亚纳前弧南部的蛇纹石化橄榄岩具有其特有的特征:其蛇纹石化橄榄岩的组成矿物主要为橄榄石、角闪石和尖晶石,以及蛇纹石、绿泥石和滑石,缺乏磁铁矿和水镁石,同时出现了滑石;此外,蛇纹石矿物类型单一,为利蛇纹石.通过对矿物化学以及矿物相关关系的研究,得出的结论认为:马里亚纳前弧南部橄榄岩中缺乏磁铁矿的原因是由于其蛇纹石化作用还未进行完全,橄榄石中Fe端元组分没有形成磁铁矿,而是进入蛇纹石和水镁石形成了富Fe的蛇纹石和水镁石;岩石中没有观察到水镁石是由于水镁石在富SiO2条件下不稳定,后期富SiO2流体与其进一步相互作用形成了蛇纹石;滑石的出现是后期富SiO2流体与蛇纹石相互作用的结果.而蛇纹石矿物只出现利蛇纹石的原因,是由于研究区的温压条件不足以满足叶蛇纹石的形成条件要求(叶蛇纹石的形成温度>500℃),虽然利蛇纹石和纤蛇纹石在形成温度上有很大的重叠,但二者在产出模式和形成条件上的差异,如马里亚纳前弧南部橄榄岩中更有利于利蛇纹石形成的干燥、低渗透性和孔隙度的环境、以及蛇纹石化处于初级阶段的实际情况等,就决定了利蛇纹石出现而纤蛇纹石缺失.     

不同结构的磷酸盐对蛇纹石的分散作用

通过单矿物和人工混合矿的沉降实验,研究三聚磷酸钠、三偏磷酸钠和磷酸三钠3种不同结构的磷酸盐对蛇纹石的分散作用;通过Zeta电位测试、镁溶出量测试、吸附量测试,探讨磷酸盐与蛇纹石的作用机理.研究结果表明:缩合磷酸盐对蛇纹石有良好的分散作用,正磷酸盐无分散作用;对于相同磷原子的缩合磷酸盐,链状聚磷酸盐的分散能力比环状偏磷酸盐的强;3种磷酸盐的分散能力从大至小分别是三聚磷酸钠、三偏磷酸钠和磷酸三钠;不同结构的磷酸盐影响蛇纹石表面镁溶解量的程度不同以及在蛇纹石表面的吸附量不同,导致其改变蛇纹石表面电位的能力不同,这是导致其分散能力差异的重要原因.     

马里亚纳前弧南部橄榄岩的蛇纹石化

对马里亚纳前弧南部的蛇纹石化橄榄岩特征进行了岩石学和矿物化学研究,揭示了马里亚纳前弧南部橄榄岩的蛇纹石化过程,并探讨了蛇纹石矿物仅仅只出现利蛇纹石的原因．对比于马里亚纳蛇纹岩海山,马里亚纳前弧南部的蛇纹石化橄榄岩具有其特有的特征：其蛇纹石化橄榄岩的组成矿物主要为橄榄石、角闪石和尖晶石,以及蛇纹石、绿泥石和滑石,缺乏磁铁矿和水镁石,同时出现了滑石;此外,蛇纹石矿物类型单一,为利蛇纹石．通过对矿物化学以及矿物相关关系的研究,得出的结论认为：马里亚纳前弧南部橄榄岩中缺乏磁铁矿的原因是由于其蛇纹石化作用还未进行完全,橄榄石中Fe端元组分没有形成磁铁矿,而是进入蛇纹石和水镁石形成了富Fe的蛇纹石和水镁石;岩石中没有观察到水镁石是由于水镁石在富SiO2条件下不稳定,后期富SiO2流体与其进一步相互作用形成了蛇纹石;滑石的出现是后期富SiO2流体与蛇纹石相互作用的结果．而蛇纹石矿物只出现利蛇纹石的原因,是由于研究区的温压条件不足以满足叶蛇纹石的形成条件要求（叶蛇纹石的形成温度〉500℃）,虽然利蛇纹石和纤蛇纹石在形成温度上有很大的重叠,但二者在产出模式和形成条件上的差异,如马里亚纳前弧南部橄榄岩中更有利于利蛇纹石形成的干燥、低渗透性和孔隙度的环境、以及蛇纹石化处于初级阶段的实际情况等,就决定了利蛇纹石出现而纤蛇纹石缺失．     

三巯基三嗪衍生物在菜籽油中的摩擦学性能

合成了两种三巯基三嗪衍生物WDBA和WDIOA,利用四球摩擦磨损实验对该衍生物添加剂在菜籽油中的摩擦学性能进行测试.结果表明,该系列添加剂能大幅提高基础油的抗磨减摩性能和极压值,是一类性能良好的润滑油添加剂.利用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析了钢球表面磨斑的形貌和典型元素分布及化学态.结果表明,在摩擦过程中,添加剂在钢球表面形成了一层润滑膜,从而起到良好的抗磨减摩作用.     

不同载荷对45#钢表面自修复膜成膜影响

为制备在润滑油中具有良好分散性的自修复粉体和研究不同载荷对自修复膜成膜的影响,分析了钛酸酯偶联剂对蛇纹石粉体表面的修饰作用,探讨了不同载荷下添加剂对金属摩擦副的自修复作用,解析了试样表面形貌和试样表面化学成分.结果表明:经钛酸酯偶联剂修饰的粉体在润滑油中具有较好的分散性;在润滑油中加入蛇纹石粉体和分散剂可显著增加耐磨减摩性能.当载荷为300 N,含有添加剂的润滑油润滑条件下,摩擦副的摩擦系数较纯基础油低,添加剂起减摩作用;当载荷为600 N和900 N时,蛇纹石粉体在表面形成相对完整、光滑的自修复膜层,避免了金属表面的直接接触,从而起到降低磨损的作用;当载荷为900 N时,表面自修复膜层在摩擦机械力和热的作用下,发生化学脱水反应,自修复膜层表面有较多的微小孔洞.     

多库酯类离子液体作为基础油添加剂对镁合金的润滑性能研究

目的 将5种多库酯类离子液体作为非极性基础油液体石蜡(LP)和极性基础油聚乙二醇(PEG400)的添加剂,研究其作为钢/镁合金摩擦副润滑剂的摩擦学性能,并分析润滑作用机理.方法采用离子交换法合成离子液体添加剂,并利用SRV-V微动振动摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪考察其摩擦学性能,采用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜和石英晶体微天平对润滑作用机制进行探究.结果 5种多库酯类离子液体作为添加剂具有良好的减摩抗磨性能;添加量为1% 可以有效改善基础油LP的摩擦学性能,而离子液体作为基础油PEG400添加剂在3% 含量可以起到一定的减摩抗磨效果;XPS结果表明在摩擦过程中润滑剂与镁合金表面发生了摩擦化学反应,形成了MgO ,Mg3 (PO4 )2和MgSO4等物质的摩擦化学反应膜.结论 多库酯类离子液体作为非极性基础油LP和极性基础油PEG400的添加剂,均可以改善其对钢/镁合金摩擦副的润滑性能,且物理吸附膜和摩擦化学反应膜共同决定了其润滑性能.     

Frictional ageing from interfacial bonding and the origins of rate and state friction

Earthquakes have long been recognized as being the result of stick-slip frictional instabilities. Over the past few decades, laboratory studies of rock friction have elucidated many aspects of tectonic fault zone processes and earthquake phenomena. Typically, the static friction of rocks grows logarithmically with time when they are held in stationary contact, but the mechanism responsible for this strengthening is not understood. This time-dependent increase of frictional strength, or frictional ageing, is one manifestation of the 'evolution effect' in rate and state friction theory. A prevailing view is that the time dependence of rock friction results from increases in contact area caused by creep of contacting asperities. Here we present the results of atomic force microscopy experiments that instead show that frictional ageing arises from the formation of interfacial chemical bonds, and the large magnitude of ageing at the nanometre scale is quantitatively consistent with what is required to explain observations in macroscopic rock friction experiments. The relative magnitude of the evolution effect compared with that of the 'direct effect'--the dependence of friction on instantaneous changes in slip velocity--determine whether unstable slip, leading to earthquakes, is possible. Understanding the mechanism underlying the evolution effect would enable us to formulate physically based frictional constitutive laws, rather than the current empirically based 'laws', allowing more confident extrapolation to natural faults.     

油酸铅的原位合成及摩擦学性能评价

在200SN中原位合成了油溶性油酸铅，并用FT-IR对其进行了表征。用四球及往复式摩擦试验机对其摩擦学性能进行了评价，结果表明：油酸铅具有良好的抗磨性能、显著的减摩性能和中中等的极压性能。为弄清其抗磨减摩机理，用SEM及XPS表征了磨斑表面，表征结果发现，摩擦学性能的改善是因油酸铅在摩擦副表面形成吸附膜和在摩擦条件下部分吸附膜发生摩擦化学反应产生了铅氧化物膜所致。     

聚四氟乙烯复合薄膜的摩擦磨损性能

制备了一种PTFE(聚四氟乙烯)复合固体润滑膜(复合膜),在干摩擦状态下研究这种涂层的摩擦磨损性能,并将其摩擦系数、磨损率以及磨痕形貌与PTFE单质涂层(单质膜)进行对比.结果表明:复合膜摩擦系数较低且稳定,磨损率远低于单质膜磨损率,说明该复合膜能在摩擦磨损过程中形成稳定的转移膜,为此可有效改善单质PTFE的摩擦磨损性能,同时获得较低的摩擦系数和较低的磨损率.     

模态耦合及摩擦系数速度斜率与黏滑运动的关系

摩擦尖叫的理论目前主要有摩擦系数-速度负斜率、模态耦合、黏-滑运动和锁-滑理论,但没有一种理论可以完全解释摩擦尖叫等现象.因此,深入探讨各个理论之间的内在联系对于统一摩擦振动和噪声机理的认识至关重要.以摩擦系数及其速度特性为切入点,基于考虑摩擦系数及其速度斜率的单点接触集总参数柔体-刚体组成的二自由度非线性摩擦振动动力学模型,通过理论推导和数值计算研究摩擦系数-速度斜率对模态耦合不稳定的影响,并根据摩擦系数及其速度斜率的符号形成4个区域,分析了4个区域的黏-滑运动的特点和极限环及工况依赖性,并指出在摩擦系数-速度正斜率情况下系统参数改变会导致Hopf分岔.     

沉井下沉时土压力和侧壁摩阻力分析

基于极限平衡状态和平面滑裂面假定,推导出单一非黏性土层中沉井下沉时的土压力和侧壁摩阻力计算公式,采用等效内摩擦角和等效自重应力的方法将其推广至成层黏性土层中,并与某工程实测数据进行了对比分析.结果表明,沉井土压力和侧壁摩阻力随着土体内摩擦角的增大而减少,随着土体与沉井壁的外摩擦角的增大而增大;滑裂面的滑裂角随着外摩擦角的增大而增大,随着内摩擦角的增大先减少后增大;理论推导的土压力接近实测土压力,且基本介于主动土压力与静止土压力之间;实际工程中,在预估侧壁摩阻力时,可以考虑12m深度以下保持不变.     

考虑粗糙度影响的表面织构最优参数设计模型

为考察表面粗糙度对织构表面摩擦学性能的影响,采用求解基于平均雷诺方程的表面织构润滑计算模型的方法,研究综合粗糙度和方向参数等对摩擦系数及最优织构参数的影响规律.结果表明:当织构表面具有横向粗糙条纹时具有较优的摩擦学性能表现;当综合粗糙度σ<0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度不随综合粗糙度的变化而变化,当σ≥0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度随粗糙度的增大而增大;最优织构直径随综合粗糙度的增大而增大,最优织构面积比与综合粗糙度之间不相关,最优织构参数不随方向参数的变化而变化.在仿真结果的基础上,建立考虑粗糙度影响时表面织构的最优参数设计模型,试验验证所建立的模型是合理的和正确的.     

PVB改性石墨类固体润滑材料的配方优化及性能研究

采用热压成型工艺制备出了聚乙烯醇缩丁醛(PVB)/石墨固体润滑材料,研究了粘接剂含量对固体润滑材料的硬度、抗压抗弯强度、摩擦磨损等性能的影响,采用TG-DSC分析了其热稳定性,应用超景深三维显微系统和扫描电镜分析及表征其微观形貌,并利用GeneXPro Tools和Matlab对其性能与配比的关系进行了函数模拟,建立函数图像.试验结果表明：函数图像的最优配方与实验验证结果基本一致,可以指导配方优化.     

连接式微摩擦测试机构及设计

为了能够比较真实地模拟微机电器件侧面摩擦副之间的摩擦磨损状况,进而对M EM S器件的摩擦学规律进行研究,设计了一种基于单晶硅材料的片上微摩擦测试机构。利用微机械体硅工艺及键合技术,把系统中的测试机构、加载机构以及力传感器集成在一个单一的芯片上。对结构的临界驱动电压、静态摩擦力及正压力进行了理论推导。最后,在显微镜下对该机构的静态摩擦因数进行了测试。测试结果表明:随着施加在摩擦副上的正压力的增加,摩擦因数相应减小。     

管内两相流沿程摩阻压降与单相摩阻系数

在两相流动阻力计算中至今还是广泛使用均相模型和分相模型法．在这两种模型中，将两相流动摩阻压降归结为单相流体摩阻压降与相应的两相摩擦因子的乘积，从不同来源得到了两组公式，能够反映不同流态下水力摩阻系数λ。两组公式在全部雷诺数Re范围内的良好吻合，证明在用两相流的均相和分相模型计算摩阻压降时，选用其中任一组公式均可得到比较可靠的结果     

磁控溅射GeSbTe相变薄膜黏附与摩擦特性

室温下通过调整磁控溅射时间制备了不同厚度的GeSbTe薄膜.利用原子力显微镜和台阶仪观察薄膜的表面形貌,测量薄膜厚度,并借助TriboIndenter纳米力学测试系统,分析探讨了薄膜的黏附和摩擦特性.研究结果表明:随着溅射时间的增加,薄膜表面粗糙度减小,厚度增加,同时表面质量提高;探针直径、相对湿度、薄膜表面质量以及探针载荷等因素对薄膜的黏附和摩擦特性均有重要影响;在满足存储要求的前提下,通过减小探针直径、降低相对湿度能够有效降低黏附力和摩擦力;而提高薄膜表面质量,为探针施加合适的载荷,有助于改善探针与薄膜表面之间的摩擦特性.