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doi: 10.16078/j.tribology.2019104
摘要:
以CK-4 15W40柴油机油为基础油，通过添加不同比例(质量分数分别为5%、10%、15%和20%)的0#柴油制备了不同燃油稀释比例的柴油机油，对稀释油品的基本理化性能(黏度、倾点、闪点和酸碱值)进行了测试. 采用曲轴箱模拟试验仪、加压差示扫描量热试验仪、点接触光弹流润滑试验台以及SRV试验机对稀释前后油样进行了结胶性能、抗氧化性能、弹流润滑以及边界润滑性能进行了研究. 结果表明：燃油稀释后的柴油机油黏度和闪点明显下降，倾点未发生明显变化，酸碱值和抗氧化性能有一定程度的降低. 弹流润滑条件下发动机油的油膜厚度降低，同时燃油稀释后柴油机油在边界润滑条件下的减摩与抗磨性能有所下降.
以CK-4 15W40柴油机油为基础油，通过添加不同比例(质量分数分别为5%、10%、15%和20%)的0#柴油制备了不同燃油稀释比例的柴油机油，对稀释油品的基本理化性能(黏度、倾点、闪点和酸碱值)进行了测试. 采用曲轴箱模拟试验仪、加压差示扫描量热试验仪、点接触光弹流润滑试验台以及SRV试验机对稀释前后油样进行了结胶性能、抗氧化性能、弹流润滑以及边界润滑性能进行了研究. 结果表明：燃油稀释后的柴油机油黏度和闪点明显下降，倾点未发生明显变化，酸碱值和抗氧化性能有一定程度的降低. 弹流润滑条件下发动机油的油膜厚度降低，同时燃油稀释后柴油机油在边界润滑条件下的减摩与抗磨性能有所下降.
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doi: 10.16078/j.tribology.2019072
摘要:
本文中对第22届材料磨损国际会议进行了总结与评述，对大会涉及到的传统磨损、表面技术、聚合物、腐蚀磨损、金属磨损、模型仿真和磨损检测等多个领域的最新进展做出了简要的概括，对今后摩擦学领域的研究重点进行了展望.
本文中对第22届材料磨损国际会议进行了总结与评述，对大会涉及到的传统磨损、表面技术、聚合物、腐蚀磨损、金属磨损、模型仿真和磨损检测等多个领域的最新进展做出了简要的概括，对今后摩擦学领域的研究重点进行了展望.
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doi: 10.16078/j.tribology.2019048
摘要:
通过大气等离子喷涂工艺制备了氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层，采用真空浸渍技术和水热合成的方法，将含有反应物离子或分子的前驱体溶液引入YSZ涂层内部固有的微裂纹和孔洞等缺陷中，并在缺陷中原位合成了直径约78~111 nm的Ag/Ag2MoO4类球形纳米颗粒，首次制备出了YSZ-Ag/Ag2MoO4复合涂层. 摩擦试验结果表明：与YSZ涂层相比，YSZ-Ag/Ag2MoO4复合涂层由于在室温和600 ℃下形成了润滑层，抑制了YSZ涂层摩擦表面的脆性断裂和磨粒磨损，从而显著降低了涂层的摩擦系数和磨损率，有效提高了涂层的摩擦性能.
通过大气等离子喷涂工艺制备了氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层，采用真空浸渍技术和水热合成的方法，将含有反应物离子或分子的前驱体溶液引入YSZ涂层内部固有的微裂纹和孔洞等缺陷中，并在缺陷中原位合成了直径约78~111 nm的Ag/Ag2MoO4类球形纳米颗粒，首次制备出了YSZ-Ag/Ag2MoO4复合涂层. 摩擦试验结果表明：与YSZ涂层相比，YSZ-Ag/Ag2MoO4复合涂层由于在室温和600 ℃下形成了润滑层，抑制了YSZ涂层摩擦表面的脆性断裂和磨粒磨损，从而显著降低了涂层的摩擦系数和磨损率，有效提高了涂层的摩擦性能.
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doi: 10.16078/j.tribology.2019027
摘要:
建立了不同形状节流孔出口截面静压干气密封的几何模型，采用湍流大涡模拟方法数值求解了小孔节流静压干气密封的瞬态流场和压力场，对比了节流孔出口开设圆角、倒角与经典小孔节流静压干气密封的开启力、泄漏率等稳态性能参数和节流孔出口附近的压力波动特性，以较大密封开启力和较小压力波动为目标，获得了节流孔出口倒角和圆角的优选值范围. 结果表明：相较于经典小孔节流静压干气密封，节流孔出口开设倒角或圆角能提高静压干气密封的开启力，显著降低节流孔出口压力波动，且当倒角为0.3~0.4 mm，圆角为0.1~0.3 mm时具有最佳效果.
建立了不同形状节流孔出口截面静压干气密封的几何模型，采用湍流大涡模拟方法数值求解了小孔节流静压干气密封的瞬态流场和压力场，对比了节流孔出口开设圆角、倒角与经典小孔节流静压干气密封的开启力、泄漏率等稳态性能参数和节流孔出口附近的压力波动特性，以较大密封开启力和较小压力波动为目标，获得了节流孔出口倒角和圆角的优选值范围. 结果表明：相较于经典小孔节流静压干气密封，节流孔出口开设倒角或圆角能提高静压干气密封的开启力，显著降低节流孔出口压力波动，且当倒角为0.3~0.4 mm，圆角为0.1~0.3 mm时具有最佳效果.
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doi: 10.16078/j.tribology.2019018
摘要:
利用自组装技术将两种不同分子量的全氟聚醚衍生物分别组装在玻璃表面，然后采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、接触角测量仪、原子力显微镜(AFM)、椭圆偏振测厚仪对自组装润滑膜的化学结构、润湿性能、微观形貌和膜厚进行了表征，并用TRB摩擦试验机考察了自组装和非自组装两种全氟聚醚衍生物润滑膜的摩擦学性能. 结果表明：全氟聚醚衍生物在玻璃表面的自组装明显降低了玻璃基底的摩擦系数，分子量的大小、自组装溶液的浓度对润滑薄膜的润湿性和耐磨性均有重要影响；而且自组装的分子与玻璃基底的化学键合力更强，热处理后的自组装润滑膜更为致密，因此摩擦学性能更优. 利用三维轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)分析润滑膜磨痕的形貌及对偶钢球表面的磨斑形貌、元素组成及化学状态，显示润滑膜与对偶钢球摩擦的过程中发生分解，形成了含有有机氟氧化物和有机氟碳化物等的碎片，并发生了转移，进而导致摩擦失效.
利用自组装技术将两种不同分子量的全氟聚醚衍生物分别组装在玻璃表面，然后采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、接触角测量仪、原子力显微镜(AFM)、椭圆偏振测厚仪对自组装润滑膜的化学结构、润湿性能、微观形貌和膜厚进行了表征，并用TRB摩擦试验机考察了自组装和非自组装两种全氟聚醚衍生物润滑膜的摩擦学性能. 结果表明：全氟聚醚衍生物在玻璃表面的自组装明显降低了玻璃基底的摩擦系数，分子量的大小、自组装溶液的浓度对润滑薄膜的润湿性和耐磨性均有重要影响；而且自组装的分子与玻璃基底的化学键合力更强，热处理后的自组装润滑膜更为致密，因此摩擦学性能更优. 利用三维轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱仪(XPS)分析润滑膜磨痕的形貌及对偶钢球表面的磨斑形貌、元素组成及化学状态，显示润滑膜与对偶钢球摩擦的过程中发生分解，形成了含有有机氟氧化物和有机氟碳化物等的碎片，并发生了转移，进而导致摩擦失效.
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doi: 10.16078/j.tribology.2018172
摘要:
随着海洋资源的不断开发和探索，机械密封技术已成为保证涉海装备正常运行和海洋开发可靠进行的必备关键要素之一. 本文作者从摩擦学和动力学等角度综述了涉海装备用机械密封技术的研究现状，重点从密封界面效应、多场耦合、动力学特性和密封面表面织构等几方面展开具体分析与讨论，对机械密封相关技术的进一步研究方向和发展趋势进行了总结和探索，指出了涉海装备用机械密封技术的发展方向及趋势，为今后涉海装备用机械密封的设计开发及应用提供了基础，对提高涉海装备用机械密封性能及装置运行安全性、稳定性和可靠性具有重要意义.
随着海洋资源的不断开发和探索，机械密封技术已成为保证涉海装备正常运行和海洋开发可靠进行的必备关键要素之一. 本文作者从摩擦学和动力学等角度综述了涉海装备用机械密封技术的研究现状，重点从密封界面效应、多场耦合、动力学特性和密封面表面织构等几方面展开具体分析与讨论，对机械密封相关技术的进一步研究方向和发展趋势进行了总结和探索，指出了涉海装备用机械密封技术的发展方向及趋势，为今后涉海装备用机械密封的设计开发及应用提供了基础，对提高涉海装备用机械密封性能及装置运行安全性、稳定性和可靠性具有重要意义.
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2019, 39(5): 523 -531
doi: 10.16078/j.tribology.2019004
摘要:
为研究粗糙度效应对机械密封织构化端面承载能力、摩擦学特性以及密封性能的影响，基于有限元法建立了机械密封的混合润滑模型，针对确定性非高斯随机分布粗糙表面，考虑润滑液膜的宏微观空化作用和粗糙峰的接触，研究了圆孔型织构化机械密封的摩擦学性能和密封性能. 结果表明：平衡状态下处于全膜润滑区间的非高斯型粗糙织构表面，在研究范围内均方根值越大的表面其减摩效果越好，且泄漏率越大，从混合润滑区到全膜润滑区转变的速度也随之增大；非高斯表面的偏态值和峰态值对密封表面的承载能力，润滑性能以及密封性能有影响，但无明显规律；在混合润滑区，圆孔织构具有增摩效果，而在全膜润滑区表现出减摩效果.
为研究粗糙度效应对机械密封织构化端面承载能力、摩擦学特性以及密封性能的影响，基于有限元法建立了机械密封的混合润滑模型，针对确定性非高斯随机分布粗糙表面，考虑润滑液膜的宏微观空化作用和粗糙峰的接触，研究了圆孔型织构化机械密封的摩擦学性能和密封性能. 结果表明：平衡状态下处于全膜润滑区间的非高斯型粗糙织构表面，在研究范围内均方根值越大的表面其减摩效果越好，且泄漏率越大，从混合润滑区到全膜润滑区转变的速度也随之增大；非高斯表面的偏态值和峰态值对密封表面的承载能力，润滑性能以及密封性能有影响，但无明显规律；在混合润滑区，圆孔织构具有增摩效果，而在全膜润滑区表现出减摩效果.
2019, 39(5): 532 -540
doi: 10.16078/j.tribology.2019049
摘要:
内燃机实际工作中，在多种影响因素综合影响下，曲轴进行旋转运动的同时，还存在沿轴承轴线方向的运动. 以某四缸四冲程内燃机曲轴-轴承系统为研究对象，综合考虑曲轴轴向运动、曲轴变形和摩擦表面粗糙度，基于平均Reynolds方程，建立了耦合曲轴轴向运动的粗糙表面主轴承润滑分析模型，着重研究了倾斜曲轴轴向运动对主轴承润滑特性的影响. 分析中，采用试验法实测曲轴沿轴承轴线方向的运动规律，应用有限单元法求解曲轴受载变形导致轴颈在轴承孔中倾斜状况. 结果表明：曲轴轴向运动对粗糙表面内燃机主轴承润滑特性影响显著；计及曲轴轴向运动时内燃机各主轴承轴颈轴心轨迹均为1条不封闭的三维空间曲线；曲轴轴向运动对主轴承润滑特性的影响程度与摩擦表面粗糙度直接相关；计及曲轴轴向运动时摩擦表面粗糙度对主轴承润滑特性影响趋势及程度均发生明显变化.
内燃机实际工作中，在多种影响因素综合影响下，曲轴进行旋转运动的同时，还存在沿轴承轴线方向的运动. 以某四缸四冲程内燃机曲轴-轴承系统为研究对象，综合考虑曲轴轴向运动、曲轴变形和摩擦表面粗糙度，基于平均Reynolds方程，建立了耦合曲轴轴向运动的粗糙表面主轴承润滑分析模型，着重研究了倾斜曲轴轴向运动对主轴承润滑特性的影响. 分析中，采用试验法实测曲轴沿轴承轴线方向的运动规律，应用有限单元法求解曲轴受载变形导致轴颈在轴承孔中倾斜状况. 结果表明：曲轴轴向运动对粗糙表面内燃机主轴承润滑特性影响显著；计及曲轴轴向运动时内燃机各主轴承轴颈轴心轨迹均为1条不封闭的三维空间曲线；曲轴轴向运动对主轴承润滑特性的影响程度与摩擦表面粗糙度直接相关；计及曲轴轴向运动时摩擦表面粗糙度对主轴承润滑特性影响趋势及程度均发生明显变化.
2019, 39(5): 541 -546
doi: 10.16078/j.tribology.2019056
摘要:
牙齿表面磨损一般通过显微镜进行形貌图像表征分析，而数值化分析牙齿表面磨损形貌的工作相对较少. 本研究中通过白光共聚焦显微镜，Solarmap Universal 软件和Tooth-Frax软件对牙齿咬合前后表面磨损形貌进行数值化分析，建立磨损前后表面尺度敏感曲线. 结果显示：牙齿表面磨损形貌可以通过轮廓分形分析法建立相应的表面尺度敏感曲线，形成表面磨损尺度敏感数字信号. 本工作的主要目的是寻求通过表面磨损数值化分析为研发牙齿磨损动态监测设备提供理论基础和技术支撑.
牙齿表面磨损一般通过显微镜进行形貌图像表征分析，而数值化分析牙齿表面磨损形貌的工作相对较少. 本研究中通过白光共聚焦显微镜，Solarmap Universal 软件和Tooth-Frax软件对牙齿咬合前后表面磨损形貌进行数值化分析，建立磨损前后表面尺度敏感曲线. 结果显示：牙齿表面磨损形貌可以通过轮廓分形分析法建立相应的表面尺度敏感曲线，形成表面磨损尺度敏感数字信号. 本工作的主要目的是寻求通过表面磨损数值化分析为研发牙齿磨损动态监测设备提供理论基础和技术支撑.
2019, 39(5): 547 -555
doi: 10.16078/j.tribology.2019043
摘要:
近年来由于形状记忆聚合物(SMPs)对热、光、磁和电等外界刺激的自主响应能力，其作为智能润滑材料引起广泛的关注. 本研究中以3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)、4，4’-二氨基联苯醚(ODA)和三聚氰胺为前驱体，制备了一系列不同分子量(Mn)的热塑性(TPIs)和不同交联密度(d)的热固性(CPIs)形状记忆聚酰亚胺，并采用球盘式往复摩擦试验机表征材料的摩擦学性能. 结果表明：两类聚合物不仅具有不同的磨损机制，且随着分子量Mn的增加和交联剂的引入，材料的摩擦系数和体积磨损率显著降低；此外，摩擦过程中局部摩擦热诱发线性聚酰亚胺的局部形状记忆效应，从而在一定程度上增加摩擦系数和磨损率，但热固性聚酰亚胺受材料形状记忆效应的影响相对较小.
近年来由于形状记忆聚合物(SMPs)对热、光、磁和电等外界刺激的自主响应能力，其作为智能润滑材料引起广泛的关注. 本研究中以3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)、4，4’-二氨基联苯醚(ODA)和三聚氰胺为前驱体，制备了一系列不同分子量(Mn)的热塑性(TPIs)和不同交联密度(d)的热固性(CPIs)形状记忆聚酰亚胺，并采用球盘式往复摩擦试验机表征材料的摩擦学性能. 结果表明：两类聚合物不仅具有不同的磨损机制，且随着分子量Mn的增加和交联剂的引入，材料的摩擦系数和体积磨损率显著降低；此外，摩擦过程中局部摩擦热诱发线性聚酰亚胺的局部形状记忆效应，从而在一定程度上增加摩擦系数和磨损率，但热固性聚酰亚胺受材料形状记忆效应的影响相对较小.
2019, 39(5): 556 -564
doi: 10.16078/j.tribology.2019021
摘要:
利用Rockwell C金刚石压头对铜、聚碳酸酯、熔融石英和钠钙硅玻璃4种材料进行了微米划痕测试，这是国内首次利用划痕方法测量材料的断裂韧性. 研究表明：在划痕深度较浅时，必须要考虑压头顶端的球体区域，考虑和未考虑压头顶端球体区域时的压头形函数差别较大；考虑压头顶端的球体区域后，采用线弹性断裂力学(LEFM)模型评估断裂韧性的结果和能量尺寸效应(SEL)模型的计算结果接近，与单边切口梁(SENB)法、山形切口梁(CNB)法或压痕断裂(IF)法评估的断裂韧性相吻合，而未考虑压头顶端球体区域时计算断裂韧性的结果偏大；采用SEL模型评估断裂韧性时，按照投影接触面积等效的压头半顶角评估的断裂韧性相对按照周长等效的压头半顶角评估的断裂韧性误差更小，与LEFM模型的评估结果更接近.
利用Rockwell C金刚石压头对铜、聚碳酸酯、熔融石英和钠钙硅玻璃4种材料进行了微米划痕测试，这是国内首次利用划痕方法测量材料的断裂韧性. 研究表明：在划痕深度较浅时，必须要考虑压头顶端的球体区域，考虑和未考虑压头顶端球体区域时的压头形函数差别较大；考虑压头顶端的球体区域后，采用线弹性断裂力学(LEFM)模型评估断裂韧性的结果和能量尺寸效应(SEL)模型的计算结果接近，与单边切口梁(SENB)法、山形切口梁(CNB)法或压痕断裂(IF)法评估的断裂韧性相吻合，而未考虑压头顶端球体区域时计算断裂韧性的结果偏大；采用SEL模型评估断裂韧性时，按照投影接触面积等效的压头半顶角评估的断裂韧性相对按照周长等效的压头半顶角评估的断裂韧性误差更小，与LEFM模型的评估结果更接近.
2019, 39(5): 565 -576
doi: 10.16078/j.tribology.2019044
摘要:
通过高能球磨和电火花等离子烧结，成功制备了(xAl-WC)-6Co(x=0.2，0.33)三元复合材料，并研究了铝掺杂WC-Co基硬质合金在空气环境中500、600和700 ℃下的摩擦学性能. 所制备的铝掺杂WC-Co，基体由WC和Co耦合而成，Al在烧结过程中发生氧化，基体上弥散分布细小的Cr3C2和Al2O3增强相. (0.2Al-WC-6Co)的硬度与断裂韧性明显高于WC-6Co, (0.33Al-WC)-6Co的断裂韧性较低. 脆性钨类氧化物的形成是Al-WC-Co硬质合金高温磨损的主要原因. 随着Al元素加入量的提高，硬质合金的高温抗软化性能和抗氧化性能提高，磨损表面的剥落和破碎行为减弱，材料的高温耐磨性能提高.
通过高能球磨和电火花等离子烧结，成功制备了(xAl-WC)-6Co(x=0.2，0.33)三元复合材料，并研究了铝掺杂WC-Co基硬质合金在空气环境中500、600和700 ℃下的摩擦学性能. 所制备的铝掺杂WC-Co，基体由WC和Co耦合而成，Al在烧结过程中发生氧化，基体上弥散分布细小的Cr3C2和Al2O3增强相. (0.2Al-WC-6Co)的硬度与断裂韧性明显高于WC-6Co, (0.33Al-WC)-6Co的断裂韧性较低. 脆性钨类氧化物的形成是Al-WC-Co硬质合金高温磨损的主要原因. 随着Al元素加入量的提高，硬质合金的高温抗软化性能和抗氧化性能提高，磨损表面的剥落和破碎行为减弱，材料的高温耐磨性能提高.
2019, 39(5): 577 -584
doi: 10.16078/j.tribology.2019035
摘要:
采用分子动力学模拟研究纳米尺度下的镍/铜双层膜的表面刮擦响应. 考虑基底铜膜材料的不同表面纹理，建立分子动力学模拟模型，分析了纳米双层膜不同基底纹理下的刮擦响应，并且对比了两种典型基底纹理下不同刮头半径、不同刮擦深度对纳米双层膜刮擦响应的影响. 研究结果发现：不同的基底纹理下，位错缺陷程度的不同会导致刮头前方的切屑体积不同，存在切屑体积最大的基底纹理；针对两种典型基底纹理，在刮擦深度或刮头半径一定时，刮擦力随刮头半径或刮擦深度的增加而增大；当刮擦深度或刮头半径超过临界值时，表面具有特定齿槽纹理的基底具有一定的减摩作用.
采用分子动力学模拟研究纳米尺度下的镍/铜双层膜的表面刮擦响应. 考虑基底铜膜材料的不同表面纹理，建立分子动力学模拟模型，分析了纳米双层膜不同基底纹理下的刮擦响应，并且对比了两种典型基底纹理下不同刮头半径、不同刮擦深度对纳米双层膜刮擦响应的影响. 研究结果发现：不同的基底纹理下，位错缺陷程度的不同会导致刮头前方的切屑体积不同，存在切屑体积最大的基底纹理；针对两种典型基底纹理，在刮擦深度或刮头半径一定时，刮擦力随刮头半径或刮擦深度的增加而增大；当刮擦深度或刮头半径超过临界值时，表面具有特定齿槽纹理的基底具有一定的减摩作用.
2019, 39(5): 585 -592
doi: 10.16078/j.tribology.2019016
摘要:
基于计入惯性项的Navier-Stokes方程和连续性方程，建立了计入油膜惯性作用的椭圆接触弹性流体润滑模型，研究了油膜惯性对椭圆接触弹流润滑性能的影响. 弹性变形通过快速傅里叶变换(FFT)计算，而油膜压力通过复合直接迭代法求解. 数值结果表明：在计入油膜惯性作用后，润滑膜的二次压力峰增大，入口区的油膜速度减小，且逆流区范围扩大；考虑油膜惯性作用后油膜厚度有所增大，当载荷从300 N增加到700 N时，中心膜厚最大增加了5.14%. 试验结果也表明，考虑油膜惯性作用后的中心膜厚数值解与试验结果更加接近.
基于计入惯性项的Navier-Stokes方程和连续性方程，建立了计入油膜惯性作用的椭圆接触弹性流体润滑模型，研究了油膜惯性对椭圆接触弹流润滑性能的影响. 弹性变形通过快速傅里叶变换(FFT)计算，而油膜压力通过复合直接迭代法求解. 数值结果表明：在计入油膜惯性作用后，润滑膜的二次压力峰增大，入口区的油膜速度减小，且逆流区范围扩大；考虑油膜惯性作用后油膜厚度有所增大，当载荷从300 N增加到700 N时，中心膜厚最大增加了5.14%. 试验结果也表明，考虑油膜惯性作用后的中心膜厚数值解与试验结果更加接近.
2019, 39(5): 593 -600
doi: 10.16078/j.tribology.2019076
摘要:
In this study, the adamantyl poly 3-sulfopropyl methacrylate potassium was successfully assembled onto the surface of cyclodextrin through the supramolecular host-guest recognition. The micro-topography, chemical composition, thickness and wettability of surface were detected to confirm the successful recognition and assembly. The frictional experiment of hydrophilic supramolecular substrate was implemented by reciprocating friction testing machine. The friction results showed an ultralow friction coefficient after assembling hydrophilic polymer ended with guest molecule under low load condition, but the friction coefficient became high under high load condition because the hydrophilic polymer may be sheared off from the supramolecular interface. More importantly, the surface not only owned ultralow friction coefficient but showed recoverability when friction failed under high load because of the non-covalent interaction between the guest and host groups.
In this study, the adamantyl poly 3-sulfopropyl methacrylate potassium was successfully assembled onto the surface of cyclodextrin through the supramolecular host-guest recognition. The micro-topography, chemical composition, thickness and wettability of surface were detected to confirm the successful recognition and assembly. The frictional experiment of hydrophilic supramolecular substrate was implemented by reciprocating friction testing machine. The friction results showed an ultralow friction coefficient after assembling hydrophilic polymer ended with guest molecule under low load condition, but the friction coefficient became high under high load condition because the hydrophilic polymer may be sheared off from the supramolecular interface. More importantly, the surface not only owned ultralow friction coefficient but showed recoverability when friction failed under high load because of the non-covalent interaction between the guest and host groups.
2019, 39(5): 601 -610
doi: 10.16078/j.tribology.2019057
摘要:
以硼硅酸盐玻璃球为对摩副，在摩擦磨损试验机上研究了干燥气氛下滑动速度和载荷对钠钙玻璃表面磨损性能的影响规律与作用机理. 研究发现，随着滑动速度从0.25 mm/s逐渐增大到8 mm/s，钠钙玻璃在高载下(2 N)的稳态摩擦系数略微降低，当载荷降低为1 N时，速度对钠钙玻璃摩擦系数的影响并不明显. 随着滑动速度的增加，钠钙玻璃表面的磨损深度和磨损体积逐渐增加，钠钙玻璃在低载下(1 N)的磨损体积增大了21.5倍，而在高载下(2 N)的磨损体积增大了12.5倍. 低速时，钠钙玻璃接触界面温升较小，磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主，并伴有少量脆性剥落. 随着速度的增加，磨屑逐渐转移到对摩副pyrex球表面并参与到磨损过程，钠钙玻璃的磨损机理转变为黏着磨损和犁沟去除. 相对于高载而言，低载下滑动速度对钠钙玻璃材料去除的影响更为显著，这是由于随着速度的增加，低载下玻璃界面的温升增长率大于高载下.
以硼硅酸盐玻璃球为对摩副，在摩擦磨损试验机上研究了干燥气氛下滑动速度和载荷对钠钙玻璃表面磨损性能的影响规律与作用机理. 研究发现，随着滑动速度从0.25 mm/s逐渐增大到8 mm/s，钠钙玻璃在高载下(2 N)的稳态摩擦系数略微降低，当载荷降低为1 N时，速度对钠钙玻璃摩擦系数的影响并不明显. 随着滑动速度的增加，钠钙玻璃表面的磨损深度和磨损体积逐渐增加，钠钙玻璃在低载下(1 N)的磨损体积增大了21.5倍，而在高载下(2 N)的磨损体积增大了12.5倍. 低速时，钠钙玻璃接触界面温升较小，磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主，并伴有少量脆性剥落. 随着速度的增加，磨屑逐渐转移到对摩副pyrex球表面并参与到磨损过程，钠钙玻璃的磨损机理转变为黏着磨损和犁沟去除. 相对于高载而言，低载下滑动速度对钠钙玻璃材料去除的影响更为显著，这是由于随着速度的增加，低载下玻璃界面的温升增长率大于高载下.
2019, 39(5): 611 -618
doi: 10.16078/j.tribology.2019068
摘要:
为实现铜基复合材料性能的有效调控，采用激光选区熔化成形制备了单元尺寸分别为5.00、3.75、2.75、1.75和0.75 mm的18Ni300空间结构增强体，然后在挤压铸造条件获得了具有不同增强体分布的18Ni300空间结构增强铜基复合材料. 研究了复合材料的微观组织、硬度、摩擦磨损性能和磨损表面形貌. 结果表明：随着空间结构单元尺寸的减小，复合材料增强体体积分数不断增加，硬度和耐磨性提高. 结构单元尺寸为0.75 mm时，复合材料增强体体积分数为13.35%，硬度达到HBW120，为铜基体硬度的1.71倍；载荷40 N、线速度0.75 m/s、磨损时间25 min 条件下的体积磨损量为35.4 mm3，比铜基体磨损量降低58%. 由于增强体的作用，复合材料的磨损机制由纯铜的黏着磨损转变为磨粒磨损.
为实现铜基复合材料性能的有效调控，采用激光选区熔化成形制备了单元尺寸分别为5.00、3.75、2.75、1.75和0.75 mm的18Ni300空间结构增强体，然后在挤压铸造条件获得了具有不同增强体分布的18Ni300空间结构增强铜基复合材料. 研究了复合材料的微观组织、硬度、摩擦磨损性能和磨损表面形貌. 结果表明：随着空间结构单元尺寸的减小，复合材料增强体体积分数不断增加，硬度和耐磨性提高. 结构单元尺寸为0.75 mm时，复合材料增强体体积分数为13.35%，硬度达到HBW120，为铜基体硬度的1.71倍；载荷40 N、线速度0.75 m/s、磨损时间25 min 条件下的体积磨损量为35.4 mm3，比铜基体磨损量降低58%. 由于增强体的作用，复合材料的磨损机制由纯铜的黏着磨损转变为磨粒磨损.
2019, 39(5): 619 -627
doi: 10.16078/j.tribology.2019040
摘要:
采用粉末冶金工艺制备基体致密、表层多孔含油的复层铁基含油材料，利用SEM、EDX和XRD分析材料微观组织形貌、组元和物相组成及断口形貌，并基于HDM-20端面摩擦磨损试验机评价其摩擦磨损性能. 结果表明：在铁基粉末冶金材料中添加适量TiH2可有效提高材料的孔隙率，同时在孔隙附近内生TiC硬质相，有效弥补孔隙对力学性能削弱；添加TiH2后，材料的硬度提高，压溃强度有所降低，材料的断裂机理逐渐由韧性断裂转变为脆性断裂；随着TiH2含量增加，材料的摩擦学性能呈现先变好后恶化趋势，含质量分数3%TiH2材料的综合力学和摩擦学性能较好，能实现较高强度与良好自润滑特性的统一. 研究工作为研制高性能铁基含油轴承材料提供新的思路.
采用粉末冶金工艺制备基体致密、表层多孔含油的复层铁基含油材料，利用SEM、EDX和XRD分析材料微观组织形貌、组元和物相组成及断口形貌，并基于HDM-20端面摩擦磨损试验机评价其摩擦磨损性能. 结果表明：在铁基粉末冶金材料中添加适量TiH2可有效提高材料的孔隙率，同时在孔隙附近内生TiC硬质相，有效弥补孔隙对力学性能削弱；添加TiH2后，材料的硬度提高，压溃强度有所降低，材料的断裂机理逐渐由韧性断裂转变为脆性断裂；随着TiH2含量增加，材料的摩擦学性能呈现先变好后恶化趋势，含质量分数3%TiH2材料的综合力学和摩擦学性能较好，能实现较高强度与良好自润滑特性的统一. 研究工作为研制高性能铁基含油轴承材料提供新的思路.
2019, 39(5): 628 -634
doi: 10.16078/j.tribology.2019003
摘要:
配置了不同质量分数的质子型离子液体二乙醇胺月桂酸(Bis[(2-hydroxyethyl)ammonium] lauric，BOEAL)水溶液，使用MRS-10A摩擦试验仪、NGY-6型纳米膜厚测量仪、接触角测量仪，对BOEAL水溶液的减摩抗磨性能、极压性能、成膜性能和润湿性等进行试验研究，并用3D共聚焦表面形貌仪和XPS对摩擦磨损机制进行了分析. 结果表明: 质量分数为5%的BOEAL水溶液最大无卡咬负荷在834~883 N之间，相比纯水(98 N)有较大的提高，即BOEAL可作为水基润滑液的极压添加剂. BOEAL的加入显著提高了纯水的成膜能力以及在钢-钢摩擦副表面的润湿性能. 分析原因是BOEAL中的极性基团可以在金属表面形成致密的化学吸附膜或物理吸附膜，从而使得金属摩擦副的摩擦系数降低，抗磨效果提高，同时由于BOEAL分子极性较强，低质量分数的BOEAL水溶液在不锈钢表面就表现出良好的摩擦学性能.
配置了不同质量分数的质子型离子液体二乙醇胺月桂酸(Bis[(2-hydroxyethyl)ammonium] lauric，BOEAL)水溶液，使用MRS-10A摩擦试验仪、NGY-6型纳米膜厚测量仪、接触角测量仪，对BOEAL水溶液的减摩抗磨性能、极压性能、成膜性能和润湿性等进行试验研究，并用3D共聚焦表面形貌仪和XPS对摩擦磨损机制进行了分析. 结果表明: 质量分数为5%的BOEAL水溶液最大无卡咬负荷在834~883 N之间，相比纯水(98 N)有较大的提高，即BOEAL可作为水基润滑液的极压添加剂. BOEAL的加入显著提高了纯水的成膜能力以及在钢-钢摩擦副表面的润湿性能. 分析原因是BOEAL中的极性基团可以在金属表面形成致密的化学吸附膜或物理吸附膜，从而使得金属摩擦副的摩擦系数降低，抗磨效果提高，同时由于BOEAL分子极性较强，低质量分数的BOEAL水溶液在不锈钢表面就表现出良好的摩擦学性能.
2019, 39(5): 635 -642
doi: 10.16078/j.tribology.2018200
摘要:
采用球-盘点接触光干涉油膜测量仪观察了不同钢球和盘表面速度夹角下脂润滑的油膜特性. 试验发现，在表面速度异向条件下呈现出与已有定量脂润滑明显不同的两个特征：接触区入口油池的出现和油膜外形非对称性. 其中入口油池的出现使油膜厚度和润滑持续时间得到显著提升，这一发现也证明将经典的乏油边界条件应用于速度异向工况具有局限性；油膜外形的非对称性主要由滑动分量诱发的接触区温度分布不均匀引起，而且非对称性随着速度和角度的增加而变得明显. 表面速度异向条件下两表面上滚道交叉促进润滑剂回填，是入口油池形成的主要机制.
采用球-盘点接触光干涉油膜测量仪观察了不同钢球和盘表面速度夹角下脂润滑的油膜特性. 试验发现，在表面速度异向条件下呈现出与已有定量脂润滑明显不同的两个特征：接触区入口油池的出现和油膜外形非对称性. 其中入口油池的出现使油膜厚度和润滑持续时间得到显著提升，这一发现也证明将经典的乏油边界条件应用于速度异向工况具有局限性；油膜外形的非对称性主要由滑动分量诱发的接触区温度分布不均匀引起，而且非对称性随着速度和角度的增加而变得明显. 表面速度异向条件下两表面上滚道交叉促进润滑剂回填，是入口油池形成的主要机制.
2019, 39(5): 643 -655
doi: 10.16078/j.tribology.2018093
摘要:
液体润滑端面机械密封是流程工业用机泵轴端密封的主要形式，且大量应用于航空航天、海洋工程装备和高端制造装备中，实际运行过程中其端面间液体膜常常发生相变，由此产生端面变形、干磨和密封失稳等现象，甚至完全失效，严重影响了有关设备或整个装置的安全可靠与稳定运行，因此开展汽液两相流端面机械密封研究具有重要意义. 本文中综述了近50年来汽液两相端面机械密封的研究现状，归纳出了机械密封的典型热源及其热传播途径，阐述了机械密封的相变原理，总结了端面流体膜参数的测量技术与方法；在试验研究方面，提出机械密封的端面液膜汽化主要与操作工况、几何尺寸和表面形貌或表面织构有关，其中端面液体入口和出口工况、平衡比和端面变形程度等受到关注，但缺少关于端面形貌或织构的深度研究，也缺少端面摩擦副合理配对的系统研究；在理论研究方面，提出了机械密封相变稳定性判据，以及间断沸腾模型、连续沸腾模型和薄膜均相沸腾模型等3种理论模型，比较了3种模型的优缺点并指出其适用范围. 指出建立合理的相变理论模型，实现相变密封的稳定运行，突破相变密封监控关键技术，构建智能型液体润滑机械密封是未来两相流机械密封的研究重点.
液体润滑端面机械密封是流程工业用机泵轴端密封的主要形式，且大量应用于航空航天、海洋工程装备和高端制造装备中，实际运行过程中其端面间液体膜常常发生相变，由此产生端面变形、干磨和密封失稳等现象，甚至完全失效，严重影响了有关设备或整个装置的安全可靠与稳定运行，因此开展汽液两相流端面机械密封研究具有重要意义. 本文中综述了近50年来汽液两相端面机械密封的研究现状，归纳出了机械密封的典型热源及其热传播途径，阐述了机械密封的相变原理，总结了端面流体膜参数的测量技术与方法；在试验研究方面，提出机械密封的端面液膜汽化主要与操作工况、几何尺寸和表面形貌或表面织构有关，其中端面液体入口和出口工况、平衡比和端面变形程度等受到关注，但缺少关于端面形貌或织构的深度研究，也缺少端面摩擦副合理配对的系统研究；在理论研究方面，提出了机械密封相变稳定性判据，以及间断沸腾模型、连续沸腾模型和薄膜均相沸腾模型等3种理论模型，比较了3种模型的优缺点并指出其适用范围. 指出建立合理的相变理论模型，实现相变密封的稳定运行，突破相变密封监控关键技术，构建智能型液体润滑机械密封是未来两相流机械密封的研究重点.
2019, 39(5): 656 -668
doi: 10.16078/j.tribology.2019025
摘要:
电接触材料在生活生产应用中发挥着重要的作用，但其面临着较为复杂的摩擦磨损问题，因此对电接触材料的研究至关重要. 文章从摩擦学角度出发，综述了当前几种常见的铜基、银基和金基电接触材料的特点以及存在的问题，分析了不同接触载荷、电流和滑动速度等条件下电接触材料的载流摩擦学行为、载流摩擦磨损机制、计算模拟研究以及当前还存在的问题. 提出未来应发展石墨烯等性能优异的新型电接触材料以及加强对多因素耦合作用下电接触体系的摩擦磨损行为和失效机制的研究，这将为未来电接触材料摩擦学的研究发展提供一定的参考价值.
电接触材料在生活生产应用中发挥着重要的作用，但其面临着较为复杂的摩擦磨损问题，因此对电接触材料的研究至关重要. 文章从摩擦学角度出发，综述了当前几种常见的铜基、银基和金基电接触材料的特点以及存在的问题，分析了不同接触载荷、电流和滑动速度等条件下电接触材料的载流摩擦学行为、载流摩擦磨损机制、计算模拟研究以及当前还存在的问题. 提出未来应发展石墨烯等性能优异的新型电接触材料以及加强对多因素耦合作用下电接触体系的摩擦磨损行为和失效机制的研究，这将为未来电接触材料摩擦学的研究发展提供一定的参考价值.
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