分子-原子级摩擦学的新进展

文中概述了近年来在接触与粘着，界面切变与摩擦、以及界面流变学等摩擦学领域内，在分子－原子级的研究水平上，理论与实验研究方面的一些新进展，指出进一步开展分子－原子级摩擦学研究是十分重要的。     

内燃机摩擦学分析系统的框架构建

文章根据摩擦学3个公理,考虑这些摩擦学系统的多学科耦合性、系统依赖性和时间依赖性,运用摩擦学系统理论,建立了针对内燃机的摩擦学系统研究的框架.对各级系统的元素构成、耦合作用、运动形式和摩擦学特点进行了分析和总结;最后,从子系统的耦合、全生命周期下的全工况适应性、计算机辅助技术以及数值计算方法等角度,对未来在内燃机摩擦学系统实现中将要面对的一些困难和趋势进行了探讨.     

高副接触摩擦学设计模型的构建

给出了直齿圆柱齿轮传动的强度设计模型 ,建立了润滑设计准则 ,并进而建立了直齿圆柱齿轮传动的摩擦学设计模型     

机器摩擦学状态监测与油液分析技术

通过对状态监测与可靠性、维修性、安全性、以及状态监测与可观可控性的相互关系进行分析,探讨了机器摩擦学状态监测的内涵与意义,阐明了油液分析技术的特点与范畴,指出要全面有效地进行机器的摩擦学状态监测,必须建立集成化的监测系统并引入信息融合技术。     

钒和碳双注入钢的纳米结构、强化机制和抗磨损特性

研究了V C双重离子注入合成纳米结构、相变和抗磨损机制．研究表明，注入后可改变钢的成分，V与Fe原子比最高可达到28％；形成了纳米相弥散强化结构和无序相强化结构．从而提高了钢表面硬度，表面硬度可提高23％～146％；抗磨损也有着明显的提高，磨损阻抗为未注入钢的2．2～3．6倍．     

大型轴系摩擦学及动力学设计的知识表达方法

为使轴系在概念设计或方案设计阶段能运用数字仿真所得到的知识,文中提出了一种敏度矩阵的知识表达方法．提出的敏度矩阵包括参数敏度矩阵、方案敏度矩阵以及特征敏度矩阵,实践表明用它们可简明、有效地表达轴系摩擦学、动力学设计的仿真知识．应用实例针对实际大型汽轮发电机组轴系求得了敏度矩阵,并得到轴系稳定性较佳的系统方案．     

C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能分析

复合材料因性能独特而备受关注,但其自身结构复杂且受到诸多因素的影响,因而对其摩擦学性能的研究仍有待进一步加强。为了对比不同摩擦配副对C/SiC复合材料摩擦性能及储油性能的影响,以C/SiC复合材料为研究对象,运用销盘摩擦学试验方法,研究了C/SiC复合材料与45#钢以及C/SiC复合材料与ZrO₂材料摩擦配副的摩擦学性能,采用三维形貌仪等仪器对C/SiC复合材料摩擦后的表面进行表征分析,研究其摩擦后的表面质量及其储油性能。结果表明,C/SiC复合材料与45#钢磨损剧烈,摩擦后表面储油性能严重下降;其与ZrO₂对磨则摩擦系数较低,磨损量较小,摩擦后的表面仍保持了较好的承载性能及储油性能,是一种良好的摩擦配副。研究结果为拓展C/SiC复合材料的应用及揭示其摩擦学特性提供了有力支撑。     

纳米ZrO2作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

利用溶剂置换干燥法制备了粒径在20-50nm范围的氧化锆粒子,用TEM及XRD对该产物进行了表征.用四球机及环块摩擦磨损试验机测定了纳米氧化锆作润滑油添加剂的摩擦学性能.研究发现纳米氧化锆的加入,能有效提高500SN基础油的抗磨减摩性能及承载能力;且纳米氧化锆的加入量有一最佳值,超过此量,含纳米粒子的润滑油摩擦学性能下降;纳米氧化锆的摩擦学作用机理是在摩擦表面沉积而形成具有抗磨减摩作用的润滑膜.图9,参9.     

Hydrophobic mechanism and criterion of lotus-leaf-like micro-convex-concave surface

According to the principle that the contact angle of liquid droplet always increases on a limited liquid-solid interface,it is suggested that the integration of many small-size limited liquid-solid interfaces results in the increase of the hydrophobicity of lotus-leaf-like micro-convex-concave surfaces.Mathematical equations of the stability of liquid-droplets on the surface of lotus-leaf-like structure were established.The relationship between the theoretical critical-radius of the void of micro-convex-concave surface and the nature of the solid and the liquid was drawn.The three conditions of realizing hydrophobicity were described.The result of computation has shown that when the radius of the void of micro-concave-convex surface is less than the theoretical critical-radius r c,the droplets may always be in a stable state on the solid surface with the contact angle greater than 90°.Theminimum area of the liquid-solid interface and low surface energy of solids are important factors in realizing hydrophobicity.The effective work of adhesion W a ’ was proposed as a criterion for measuring the hydrophobic ability of the solid surface.     

脉冲激光表面熔凝熔池演变数值模拟

为了研究脉冲激光作用过程中表面快速熔化与凝固的过程,建立了脉冲激光作用熔池金属熔凝的二维热流耦合模型．考虑重力、材料物性随温度的变化等的影响,利用焓-多孔度方法和用户自定义函数对表面熔化凝固的固液相界面演化进行了分析;采用熔化／凝固模型对熔池内的瞬态温度场、速度场和流场进行了数值模拟,并以实验验证模拟结果．计算结果表明：表面熔化与凝固的固液相界面的移动呈现不同状态;在熔凝过程中,熔池内除存在一对方向相反的主环流外,还存在多个环流;流体的速度随着温度的降低而减小且速度最大的区域位于熔池表面附近．     

原子力显微镜针尖与样品间的材料转移

研究氮化硅针尖在十八烷基三甲氧基硅烷 (OTE) /云母表面的修饰过程。使用原子力 /摩擦力显微镜 ,以云母作为参考样品 ,研究了针尖在样品表面的修饰效应和修饰后针尖的清洁过程 ,并考察了湿度和载荷对针尖修饰效应的影响。修饰过程不是一个渐进的过程 ,在最初几次摩擦扫描中修饰较快 ,然后在 10～ 2 0次扫描后达到平衡态。在 OTE/云母表面修饰后的针尖在云母表面的摩擦力信号比修饰前针尖在云母表面的摩擦力信号小 ,并且大部分吸附在针尖表面的 OTE分子在云母表面的前 10次扫描中就被磨掉。相对湿度对针尖的修饰效应影响不大。在研究不同样品的摩擦性能时 ,尽量使用清洁针尖 ,并使用摩擦性能稳定的参考样品 (如云母 )来检测针尖的表面状态     

过冷纯熔体中晶体生长平界面的稳定性分析

具有匀速运动平直界面的一维凝固系统,一经扰动其界面将不再为平面。Mullins-Sekerka在假定扰动波长远远小于热扩散长度与液固界面满足局部平衡条件的基础上,推出了M-S色散关系。在界面上也存在着动力学的作用,即界面的稳定性也依赖于动力过冷。文章在界面上考虑动力学影响,应用渐近分析理论继续分析过冷纯熔体液固界面的稳定性。结果表明,非快速凝固系统的液固界面不会绝对稳定。     

纳米陶瓷及其摩擦学研究进展

纳米陶瓷具有不同于传统陶瓷的独特性能,经典的陶瓷烧结理论已不完全适用于纳米陶瓷粉体的烧结行为.基于纳米陶瓷的烧结问题,概述了纳米陶瓷的成型与烧结行为的研究概况,对其力学与摩擦学的研究进展进行了综述,并提出了纳米陶瓷烧结过程和纳米陶瓷摩擦学有待研究的课题.     

纳微结构CaCO3的水热法制备及其摩擦学性能研究

无水碳酸钠和硝酸钙为原料,用水热法制备了碳酸钙粉体.通过SEM、XRD、FT-IR对CaCO3粉体的形貌和结构进行了表征.将不同条件下制备的CaCO3粉体用油酸进行修饰后,在四球摩擦磨损试验机上考察其作为润滑油添加剂的摩擦学性能.     

改性石墨烯润滑油摩擦学特性研究

研究在润滑油中添加石墨烯提高其极压抗磨性能。应用油酸、硬脂酸等对石墨烯进行表面改性,通过扫描电镜、拉曼光谱仪分析改性石墨烯的形貌结构,分光光度计观察改性石墨烯在润滑油中的悬浮稳定性,采用摩擦磨损试验机测试加入改性石墨烯的润滑油的摩擦学性能。结果表明,石墨烯经表面改性后形貌发生了变化,提高了在润滑油中的悬浮稳定性。润滑油添加质量分数为0.075％的改性石墨烯,耐磨性和承载能力有很大提高。     

建材加工用孕镶金刚石工具的磨损与控制

为了有效控制孕镶式金刚石工具的磨损行为和界面磨擦机制,以便高效率低成本加工建筑材料,综合分析了锯切加工中磨擦效应的特征以及如何使摩擦降低到最低程度,对加工过程中能量特征的定量分析表明,用于形成切屑的能量几乎可忽略;大约三分之一的能量消耗于岩屑流体与结合剂之间的作用,其余能量量消耗于塑性耕犁,优化和控制工具磨损主要是控制岩屑能耗和有效地控制磨粒达到其极限最佳切除负荷以抑制塑性耕犁效应。     

表面力仪及油性添加剂薄膜流变特性

为研究超薄润滑膜的摩擦特性和添加剂的影响 ,采用自制的表面力仪进行了润滑剂基础油和油性添加剂的薄膜流变实验。结果表明 :当膜厚减薄到纳米量级时 ,润滑油呈现非牛顿剪切响应 ,即剪切稀释现象 ,其等效粘度随着膜厚变薄而增加 ,并在某个临界膜厚处急剧上升。加入添加剂后 ,润滑油等效粘度降低 ,临界膜厚变小 ,说明薄膜流变特性与界面的摩擦状况有关。指出油性添加剂的功能在于形成摩擦系数小但厚度较薄的吸附层 ,与界于壁面间的润滑流体构成夹层结构 ,从而较好地解释了实验规律     

生物摩擦学与仿生摩擦学的研究现状及展望

在物竞天择的进化过程中,生物体形成了许多优异的摩擦学特性,并已成为仿生摩擦学的创新源泉。本文对生物摩擦学的研究对象、研究内容进行了总结与展望;并从仿生减摩及脱附、仿生增摩及吸附、仿生耐磨材料和仿生润滑等4个方面回顾了仿生摩擦学的研究现状,指出了仿生摩擦学的发展方向;并探讨了生物摩擦学与仿生摩擦学的内在联系。     

水热法制备纳微结构硼酸钙及其摩擦学性能研究

以硼砂和硝酸钙为原料,经水热法制得硼酸钙.通过扫描电镜、X射线衍射和红外分析表征硼酸钙的结构,发现分散介质的变化对硼酸钙的形貌有一定的影响.将经油酸修饰的硼酸钙分散于液体石蜡中,利用四球摩擦试验机考察其摩擦学性能并对摩擦机理做了探讨.