表面织构对巴氏合金轴承材料摩擦学性能影响

为了改善滑动轴承混合润滑时的摩擦学性能,在锡基巴氏合金表面加工出矩形阵列和发射线阵列的圆坑织构.采用销-盘式摩擦实验机和数值模拟对织构的润滑性能及机理进行分析,研究不同滑动速度和载荷下表面织构的摩擦系数,并数值模拟了表面织构的油膜压力分布.实验结果表明:表面织构能降低混合润滑的摩擦系数.随着滑动速度的增加,表面织构的减摩性能更佳;但是随着接触压力的增加,表面织构的减摩性能降低.相对于发射线阵列织构,矩形阵列织构的摩擦系数更低并且稳定性更好.面密度为8.6%的矩形织构阵列(3#)具有较优的摩擦学特性,在滑动速度0.3m/s、载荷5.0 MPa下的摩擦系数为0.015.模拟结果表明:相对于发射线型阵列织构,矩形阵列织构的油膜压力分布能减小润滑油泄漏,从而获得较好的摩擦学特性.     

表面织构技术改善发动机曲轴轴承摩擦学性能

表面织构技术是通过在材料表面制备出具有一定排列规则的几何阵列的技术,通过表面织构技术改性的材料能够有效改善机械零件、微零件材料的摩擦学性能,现已越来越广泛地用于众多工程领域。近些年汽车发动机正向高功率、高速的方向发展,将表面织构技术应用于汽车发动机以改善曲轴轴承摩擦副的摩擦学性能,保证发动机在各种工况下也能够保持良好的性能起着重要作用。本文首先介绍了近年来表面织构技术在摩擦学领域的主要成果;之后从表面纹理形状、深度、面积占有率、排列方式等不同方面进行了分类综述;根据摩擦系数、磨损量体现材料表面织构改性后的减摩抗磨性能。为提升发动机的性能,使汽车发动机在恶劣条件下的使用寿命得到提高。最后对表面织构应用于汽车发动机曲轴的今后发展趋势进行了展望与预测。     

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。     

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.     

轴向柱塞泵柱塞副的摩擦学特性及其表面织构化研究进展

【目的】为提升柱塞泵的性能、寿命与安全运行提供参考。【方法】从理论计算及仿真的角度综述了柱塞副的油膜特性，针对其厚度场、压力场和温度场进行了分析，概述了柱塞副的摩擦学特性、润滑介质和匹配材料对其摩擦学行为的影响，列举了具有更低磨损率的柱塞副匹配材料，阐述了表面织构的润滑减摩机理及表面织构的形状、面积率和尺寸及分布方式等因素对柱塞副摩擦学性能的影响。【结论】轴向柱塞泵是液压装备的核心元件，被称作液压系统的“心脏”。柱塞泵关键摩擦副服役状态下的磨损严重威胁着装备的可靠运行和长寿命服役安全，更是制约柱塞泵发展和应用的技术瓶颈。柱塞副是轴向柱塞泵中数量最多、最为关键的摩擦副之一，其摩擦学性能直接决定了柱塞泵的服役寿命。当柱塞副油膜润滑不良时，轴向柱塞泵会严重损坏。     

Fe3O4复合丁腈橡胶的力学和摩擦学性能

研究了填充纳米Fe3O4粒子对丁腈橡胶(NBR)力学性能、摩擦学性能的影响.结果表明:填充纳米Fe3O4粒子后丁腈橡胶的力学性能略有降低,但其表现了良好的抗磨、减摩性能,其中填充质量分数为12%时材料的摩擦学性能最优.随着填充质量分数的增加,材料的磨损形式由犁削和粘着磨损逐步转变为粘着、疲劳剥落.磁性纳米Fe3O4粒子有利于在摩擦表面形成自修复膜,从而起到抗磨、减摩的作用.     

Cr-N涂层高速钢在Na3PO4水溶液中的摩擦－腐蚀电化学噪声行为

在M2高速钢表面磁控溅射制备Cr-N耐磨减摩涂层,用SEM观察涂层组织,采用XPS及GDOES分析涂层表面价态及主要元素分布情况,利用附带电化学噪声装置的微动摩擦学试验机测试涂层及基材在0.02mol/LNa3PO4溶液环境下的摩擦学性能及其同步电化学噪声变化规律,并与涂层及基材在干摩擦条件下的摩擦学性能指标进行对比.研究结果表明:涂层为双层及双组分结构,组成相为Cr+CrN:涂层在空气介质中表现出优异的耐磨减摩特性,但在Na3PO4水溶液环境下介质中,由于涂层接触区域的去钝化/再钝化以及界面点蚀使腐蚀和磨损相互加速,导致Cr-N涂层丧失了减摩及抗磨作用,失效行为完全不同于干摩擦条件.     

纳米LaF3在润滑油中的分散稳定性对其摩擦学性能的影响

用醇水法制备了表面修饰纳米LaF3,通过相转移将纳米LaF3从水相转移到油相(500SN基础油)得到纳米LaF3含量为10.2%(质量百分数)的液体添加剂。采用X-射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)分析了纳米LaF3的结构和形貌。用四球机考察了其摩擦学性能及用扫描电子显微镜(SEM)观察了摩斑表面形貌。结果表明:颗粒状纳米LaF3平均粒径为9~17 nm,液体添加剂中的纳米粒子在基础油中的分散稳定性和摩擦学性能大大高于用溶剂洗涤法制得的LaF3干粉粒子,纳米粒子在基础油中的分散稳定性对其摩擦学性能影响很大。     

压铸铝合金用铣刀表面微织构及切削特性研究

针对压铸铝合金在切削力影响下加工精度低、表面质量不高等问题,提出在铣刀前刀面加工沟槽和V型阵列表面微织构的方法.通过三向力传感器监测并分析铣削过程中的铣削力变化情况,重点分析y向铣削力(F_y)频谱特性.将采集到的F_y进行快速傅里叶变换,得到3种不同铣刀F_y的频谱分析图,利用表面形貌和表面粗糙度评价表面微织构铣刀的铣削性能.结果表明:相较于普通铣刀在x、y和z方向的铣削力均值,沟槽阵列表面微织构铣刀的均值分别降低了3.8%、0.29%和11.7%,V型阵列表面微织构铣刀的均值分别降低了8.5%、14.3%和12.4%;在6倍主轴频率处的F_y高频幅值的大小关系为普通铣刀沟槽阵列铣刀V型阵列铣刀;采用微织构铣刀加工的表面,其表面粗糙度比普通铣刀的小,且V型阵列铣刀加工工件的表面质量最好.研究结果将为压铸铝合金精密铣削提供理论依据.     

APPJ处理引发PET膜表面接枝聚合丙烯酸反相乳液

为了改善聚酯(PET)膜的表面加工性能,采用常压射流等离子体(APPJ)处理引发PET膜表面与丙烯酸(AA)反相乳液接枝聚合,研究等离子体处理条件对接枝效果的影响.通过测试处理前后PET膜接枝率、静态接触角、傅里叶变换红外光谱以及表面形貌结构等性能表征接枝改性效果.结果表明:接枝处理可以显著改善PET膜的表面润湿性能,APPJ处理参数对样品的接枝率和润湿性产生显著影响,接枝率为1.05%的PET膜表面接触角仅为5°;红外光谱证明经接枝改性后PET膜样品在2 500~3 600cm-1及1 546cm-1处有新吸收峰出现;扫描电镜(SEM)显示,PET膜表面接枝层是由大量亚微米级甚至纳米级球形颗粒构成.     

温敏水凝胶释放润滑液的摩擦学性能

为了改善人工关节的润滑性能、延长使用寿命,将温敏水凝胶作为载体释放人工关节润滑液,并通过磨损试验测试了释放液的摩擦学性能。采用开环聚合法制备了可在体温下实现溶胶-凝胶原位相变的聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯(PCEC)温敏水溶胶。将具有润滑作用的壳聚糖(CS)/牛血清白蛋白(BSA)混合液载入溶胶,在37℃相变为凝胶状态下进行体外释放试验。通过Bradford法测试了PCEC水凝胶释放润滑液的释放性能,通过磨损试验得到了释放液的摩擦学性能。试验结果表明:释放液中BSA的浓度为释放前凝胶的BSA浓度的1%左右;采用Al2O3陶瓷球与Co-Cr-Mo盘作为配副时,释放液的摩擦系数仅为蒸馏水、生理盐水或模拟体液摩擦系数的25%左右;释放液润滑下配副的磨损率比生理盐水低73%左右,比蒸馏水低50%左右,比模拟体液低20%左右。     

燃气透平叶片树状分形内冷微通道的换热特性实验研究

针对燃气透平叶片内部对流冷却特点,基于能量输运原理和分形几何理论生成了适用于叶片内部流体输运的分形网络,并设计了4级T型树状分形分叉微通道内冷结构。在建立的透平叶片内冷微通道对流冷却实验平台上,研究了通道进口雷诺数和加热功率对空气的努塞尔数、摩擦系数和强化换热因子的影响。结果表明:当雷诺数从194增大到19 400时,空气的平均努塞尔数增大148.5%,摩擦系数从0.78减小到0.009,最大强化换热因子在通道进口雷诺数为17 300时获得;加热功率从10 W增大到110 W时,平均努塞尔数降低35.9%,而摩擦系数几乎不变,加热功率为10 W时具有最佳的强化换热特性;分叉结构耦合共轭传热效应显著提高了第2、第3级微通道的当地努塞尔数;相比于前3级通道,末级通道的换热性能受雷诺数和加热功率的影响更为突出。     

环境友好纳米粒子添加剂在润滑油中应用的研究

选择了2种环境友好纳米粒子:纳米碳酸钙和纳米稀土作为润滑油抗磨、极压添加剂,并将其单独或组合加入到500SN基础油中.采用四球摩擦磨损试验机测定了含纳米粒子的润滑油的摩擦学性能,采用X射线光电子能谱仪分析了磨损钢球表面化学组成.结果表明:含环境友好纳米粒子组合物的润滑油具有最佳的抗磨减摩性能,其配比为:n(CaCO3):n(RE):1:1,总质量分数为0.6%.     

功能化氟化石墨烯增强水和基础油的摩擦学性能研究

目的 研究兼具超薄二维层状结构和优异润滑性能的功能化氟化石墨烯作为液体润滑剂添加剂的摩擦学性能。方法 通过混合碱高温处理氟化石墨制备得到亲水性的氧化氟化石墨烯(OFG),而后利用三氯十八烷基硅烷修饰OFG得到亲油性OOFG;通过SEM,TEM,AFM研究了OFG和OOFG的微观形貌特征和片层厚度，使用XPS,XRD和拉曼光谱等分析了OFG和OOFG的化学组成、表面基团等。结果 将OFG和OOFG分别作为水和液体石蜡油添加剂后的摩擦学测试表明OFG作为水的添加剂可有效改善其润滑性能，其中OFG在水中的添加量为10 mg/mL时，摩擦系数降低了61.78%,磨损体积减小了64.28%;将OOFG作为液体石蜡油的添加剂能够达到有效的抗磨效果，当OOFG在液体石蜡油中的添加量为5 mg/mL时，摩擦系数降低了15.38%,磨损体积减小了71.44%。结论 OFG以及OOFG纳米片在实际摩擦过程中可在金属表面形成保护膜，减弱摩擦副的直接磨损，最终有效改善水和液体石蜡油的润滑性能。     

铜基铈铁钇复合氧化物的制备及催化性能研究

采用反向滴定共沉淀法制备铈铁钇复合氧化物(Ce1-xFexYzO2-λ)载体,然后用等体积浸渍法负载活性组分Cu,研制铜基铈铁钇复合氧化物(Cuy/Ce1-xFexYzO2-λ)催化剂.实验结果表明:Ce:Fe:Y摩尔比为0.9:0.1:0.05、Cu负载量为3%时,制得的Cu3%/Ce0.9Fe0.1Y0.05O2-λ催化剂对CO、NO和C3H6的转化反应具有良好的催化活性,在该催化剂上CO、NO和C3H6的起燃温度(T50)分别为100℃、234℃和258℃,完全转化温度(T90)分别为183℃、318℃和350℃;由于Fe和Y能与Ce氧化物形成稳定的立方晶固溶体,载体表面不出现Fe、Y或Cu物种晶相聚集的现象,Ce与Fe和Y之间的良好协同效应有利于提高催化活性和热稳定性,因此Cu3%/Ce0.9Fe0.1Y0.05O2-λ催化剂性能良好.     

镁锂合金表面含碳陶瓷层的摩擦性能

通过在Na2 SiO3-KOH基础电解液中加入石墨烯添加剂,在镁锂合金表面制备出一层自润滑的含碳陶瓷层.利用扫描电镜、原子力显微镜以及X射线衍射仪分析了陶瓷层的表面形貌、粗糙度以及物相组成,利用摩擦磨损试验仪对陶瓷层在室温下的摩擦学性能进行研究.其结果表明,加入石墨烯后制备出的含碳陶瓷层表面放电微孔分布均匀,且其微孔尺寸和表面粗糙度均明显降低.相比于镁锂合金,陶瓷层的表面硬度也得到明显的提高.此外,含碳陶瓷层主要由SiO2、Mg2 SiO4以及MgO物相组成,而石墨烯则以机械形式弥散分布于陶瓷层中并起到减摩作用.当石墨烯体积分数为1%时,陶瓷层表面显微硬度为1317.6 HV0.1kg,其摩擦系数仅为0.09,其耐磨性明显提高.同时,陶瓷层磨痕的深度和宽度均明显小于镁锂合金,而且较为光滑,表明陶瓷层表面没有发生严重的黏着磨损.     

硫醚键桥接的共价有机纳米添加剂的制备及其摩擦学性能研究

目的 合成含有高活性硫元素的共价有机骨架纳米材料,将其作为润滑油添加剂加入到基础油聚α－烯烃(PAO 10)中,研究其在钢/钢摩擦副上的减摩、抗磨性能,揭示可能存在的润滑机理.方法 以三聚硫氰酸和三聚氯氰为原料,采用溶剂热法在不同温度下合成硫醚键桥接的三嗪基共价有机骨架纳米材料(简称S-COFs-T,T ＝80 ,120 ,160) ,并利用X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱仪、同步热分析仪、扫描电子显微镜、微振动摩擦磨损试验机和三维光学轮廓仪对所合成的纳米材料进行理化性能和摩擦学性能表征.结果 S-COFs－ T纳米材料随着合成温度的升高,结晶度逐渐增强,同时尺寸逐渐变小且具有层状结构;将其用作PAO 10基础油添加剂时能很好的改善基础油的摩擦学性能,其中S-COFs－160样品的效果最佳,当添加量为0 .5 wt% 时,对比基础油,摩擦系数降低了57 .2%、磨损体积减小了46 .3%.结论 反应温度越高,S-COFs纳米材料的成核速度越快、尺寸越小,越有利于纳米材料进入摩擦副滑动界面;高活性硫元素和三嗪环基团不仅能在金属摩擦副表面以配位相互作用形成稳定的吸附保护膜,而且在摩擦中能发生摩擦化学反应形成反应膜,二者的协同作用可有效地控制摩擦、抑制磨损和改善润滑.     

建筑用玻璃与可伐合金润湿规律

为实现建筑用玻璃与可伐合金的可靠激光封接,本文针对影响封接质量的主要因素(温度、时间、粗糙度及氧化层)对两者润湿性能的影响开展了研究.当保温温度由800℃提高至900℃,液态玻璃黏度降低致使其在可伐合金表面的流动性增强,润湿角由69.5°降低至31.1°.在850℃下延长保温时间(5~40 min),液态玻璃在低黏度条件下有充分的时间铺展,润湿角降幅为30%.随着可伐合金表面粗糙度的提高,液态玻璃向四周扩散需要克服的势垒增加,当粗糙度值Ra由0.186μm升至0.563μm时,润湿角由46.9°升至69.5°.由于可伐合金表面氧化层可与液体玻璃发生扩散而形成较强离子键,使得两者润湿性能显著提高,润湿角降低幅度达到23.6%.因此,在实际激光封接过程中,增加保温温度和时间、降低钢板表面粗糙度及钢板预氧化处理将有效地提高玻璃与钢板的润湿性能.     

AlN水基注凝成型浆料的流变性能

以低聚磷酸酯盐H3204为分散剂、Y2O3为烧结助剂,制备高固含量的AlN注凝成型浆料。考察pH、分散剂添加量、固含量对AlN水基注凝成型浆料流变性能的影响。结果表明:当浆料的pH为8.5,分散剂质量分数为0.9%时,制备了固含量(体积分数)为50.8%的AlN水基注凝成型浆料。浆料具有较好的流动性,适于注凝成型。     

酸化镀铜复合表面处理对AB_3型贮氢合金电化学性能的影响

研究了酸化镀铜表面复合处理对AB3型贮氢合金La0.88Mg0.12Ni2.95Mn0.10Co0.55Al0.10电化学性能的影响.经酸化镀铜复合表面处理后,AB3型贮氢合金的初始活化性能、倍率放电性能和循环稳定性均得到明显提高,C1xp/Cmxp从61.1%提高到75%左右,在0.2C和5C放电电流密度下合金的HRD分别提高7.0%和12.8%,合金电极在100周时的容量保持率S100从91%升高到93%以上.合金表面镀覆的铜层对合金内部金属元素的保护作用有效地改善了AB3型贮氢合金的电化学性能.酸化镀铜复合表面处理实现了酸处理和表面镀铜在同一处理液中一步完成,是一种简单方便的表面改性处理方法.