2005年25卷1期

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电沉积Ni-La2O3纳米复合镀层的摩擦磨损性能
2005, 25(1):1-6.
[摘要](1233) [PDF 411KB](1633)
摘要:
用复合电沉积方法制备了Ni-La2O3纳米复合镀层,研究了La2O3纳米颗粒含量对纳米复合镀层摩擦磨损性能的影响,并用扫描电子显微镜分析了其磨损机理.结果表明,在干摩擦条件下,随着La2O3纳米颗粒含量的增加,纳米复合镀层的摩擦系数降低,耐磨性能提高;La2O3质量分数为3.1%的纳米复合镀层的摩擦系数最低,耐磨性能最佳;纯Ni镀层呈现严重的粘着磨损特征,而纳米复合镀层主要呈现轻微磨粒磨损特征.

TiN/TaN多层膜的结构和摩擦学性能
2005, 25(1):7-12.
[摘要](1024) [PDF 269KB](1539)
摘要:
利用磁控溅射法在单晶硅基底上制备了一系列TiN/TaN多层膜; 采用X射线衍射仪、显微硬度计、球-盘摩擦磨损试验机和三维表面形貌仪等分析了多层膜的结构、硬度、摩擦学性能和磨损机制.结果表明:所制备的多层膜具有良好的周期性和清晰的界面结构,其中TiN层具有面心立方结构,当TaN层在调制周期Λ值小于8.5 nm时具有面心立方结构,在调制周期Λ值大于8.5 nm时具有部分六方结构;多层膜的硬度受调制周期影响,当调制周期Λ值为8.5 nm时,显微硬度达到最大值31.5 GPa.相对于TiN薄膜而言,TiN/TaN多层膜的摩擦系数较高、耐磨性能更好;多层膜的磨损机制主要为犁削、粘着和局部剥落.

经不同表面改性处理的钛合金的微动疲劳和微动磨损行为对比研究
2005, 25(1):13-17.
[摘要](1100) [PDF 362KB](1901)
摘要:
对比研究了钛合金微动疲劳(FF)和微动磨损(FW)失效行为,考察了表面喷丸强化和氮化等表面处理对钛合金微动疲劳和微动磨损性能的影响,探讨了钛合金微动磨损和微动疲劳性能的相关性.结果表明,钛合金微动疲劳和微动磨损损伤表面形貌特征相似;当微动位移幅较大、微动区发生整体滑动时,微动接触区磨损有利于延缓微动疲劳裂纹萌生;而在小位移幅、部分滑移情况下,局部磨损促进微动疲劳裂纹萌生.利用喷丸强化在钛合金表面引入残余压应力,可以在降低摩擦系数的同时,提高钛合金抗微动疲劳和微动磨损失效的能力;氮化处理后钛合金表面硬度提高,有利于改善其微动磨损性能,但表面韧性降低导致抗微动疲劳能力降低.因此,在提高表面硬度的同时,不应忽视表层韧性的降低对钛合金微动疲劳性能的不利影响.

原位TiB晶须增强钛基复合材料的磨损机制
2005, 25(1):18-22.
[摘要](1193) [PDF 346KB](1709)
摘要:
将自蔓延和熔模精铸方法相结合,制备了原位TiB晶须增强钛基复合材料;采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了复合材料的相组成和显微组织,结合磨损表面、磨屑形貌及剖面显微组织分析结果探讨了复合材料表面的磨损机制;采用销-盘式摩擦磨损试验机评价了复合材料的耐磨性能.结果表明:TiB晶须尺寸细小、长径比大、在基体中分布均匀;与基体合金相比,钛基复合材料的耐磨性能显著提高,这是由于TiB晶须具有增强作用和承载作用所致.

Al-TiO2-B2O3反应体系中B2O3/TiO2摩尔比对热扩散反应合成铝基复合材料磨损性能的影响
2005, 25(1):23-28.
[摘要](1102) [PDF 281KB](1601)
摘要:
利用Al-TiO2-B2O3体系热扩散反应合成(XD)法制备了铝基复合材料;采用销-盘摩擦磨损试验机考察了所制备的铝基复合材料在干摩擦条件下同GCr15钢配副时的磨损性能;采用扫描电子显微镜和光学金相显微镜观察分析了复合材料微观组织结构及其磨损表面和剖面形貌,探讨了其磨损机理.结果表明:所制备的铝基复合材料的磨损性能随Al-TiO2-B2O3反应体系中B2O3/TiO2摩尔比的增加而提高;复合材料的磨损质量损失随着滑动速度的增加而增加,当滑动速度为0.9 m/s左右时最大,随后开始减小;磨损质量损失与滑动距离基本呈线性关系.当B2O3/TiO2摩尔比为0.0时,增强相由Al2O3和Al3Ti组成,相应的复合材料的抗磨性能较差,其磨损主要表现为Al3Ti的犁沟切削、亚表层剥落、塑性基体流失导致Al2O3颗粒裸露脱落以及Al3Ti棒断裂导致的磨粒磨损;加入B2O3后,棒状Al3Ti的数量减少,有利于基体晶粒细化,提高复合材料强度和塑性,故抗磨性能提高.当B2O3/TiO2摩尔比为1.0时,复合材料中的Al3Ti基本消失,抗磨性能显著改善,主要磨损机制为粘着磨损和轻微磨粒磨损.

离子液体掺杂硅油薄膜的制备及其摩擦学性能研究
2005, 25(1):29-33.
[摘要](1329) [PDF 335KB](1594)
摘要:
采用旋涂方法,利用硅油热交联反应在不同基底上制备了掺杂离子液体的硅油薄膜,用红外光谱仪表征了硅油薄膜的交联聚合行为,用DF-PM型静-动摩擦磨损试验机评价了薄膜的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜观察分析了薄膜及偶件磨损表面形貌.结果表明,在甲基化和羟基化基底表面制备的薄膜的摩擦学性能较差,而在乙烯基化基底表面制备的薄膜同钢球对摩时表现出很好的摩擦学性能,这主要是由于乙烯基化基底表面的薄膜可通过交联聚合反应而同基底形成较强的化学键合作用所致.在滑动摩擦过程中,薄膜的摩擦系数随速度增加而减小,这是由于相对较厚的润滑薄膜发生剪切变稀效应所致.

单分散纳米SiO2的制备及其作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究
2005, 25(1):34-38.
[摘要](1202) [PDF 335KB](1228)
摘要:
以正硅酸乙酯为原料制备了单分散纳米SiO2并表征了其结构,利用四球摩擦磨损试验机测定了所制备的纳米SiO2作为500SN基础油添加剂的摩擦学性能.结果表明:所制备的SiO2为粒径60 nm左右的球形微粒,其表面含有大量羟基,具有无定形晶体结构;纳米SiO2作为添加剂可以显著提高500SN基础油的承载能力和抗磨性能,当纳米SiO2的添加量为2.0%时,相应的pB值最高、磨斑直径最小、摩擦系数最低.

有机二硫化物极压添加剂结构与润滑性能的理论研究
2005, 25(1):39-44.
[摘要](1120) [PDF 219KB](1603)
摘要:
运用Gaussian98量子化学程序包,采用密度泛函理论(DFT)及从头算(ab initio)方法,在B3LYP/6-31G和HF/6-31G水平上对12种有机二硫化物的分子几何构型、电子结构、分子轨道指数及与铁原子簇的相互作用等进行了理论计算;由前线分子轨道理论分析了反应的活性原子和活性键,运用轨道能量近似原则讨论了有机二硫化物与铁原子的作用方式;以前线电子密度、超离域性指数和原子净电荷等参数作为表征有机二硫化物与金属作用强弱的判据,分析了有机二硫化物与铁原子间键合的强弱及反应性大小.结果表明:当有机二硫化物与铁接触时,趋向于发生S-S键和C-S键断裂;随碳链的增长,有机二硫化物的抗磨性能增强,极压性能减弱,与相应的摩擦磨损试验结果一致.所用的量子化学方法在润滑添加剂结构-性能研究领域具有良好的应用前景,可用以指导润滑添加剂的分子设计.

具有规则表面织构的超高分子量聚乙烯髋臼表面温度分析
2005, 25(1):45-49.
[摘要](1260) [PDF 314KB](1557)
摘要:
就人工关节中广泛使用的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)髋臼在运行中的瞬态表面温度场进行了理论计算,与理想光滑表面对比考察了微球表面织构对接触压力分布的影响及其引起的表面温度变化.结果表明,基于光滑表面计算得到的髋臼表面温度偏低,而基于规则织构表面计算得到的温度与文献值接近;髋臼表面温度随摩擦系数和载荷增加而升高,随关节摆动而呈现周期性变化.

钢丝微动磨损的评定参数及理论模型研究
2005, 25(1):50-54.
[摘要](1093) [PDF 305KB](1480)
摘要:
以6×19点接触式提升钢丝绳作为研究对象,对其钢丝微动损伤过程进行了实验室模拟;在自制的钢丝微动磨损试验机上考察了钢丝试样磨损深度随微动磨损试验时间的变化,并采用接触应力与微动速度的乘积(pv值)和pv值与微动时间的乘积(pvt值)作为评价钢丝微动磨损深度变化的综合参数.结果表明:在相同接触载荷下,钢丝微动磨损深度随pv值增加而减小,磨损深度同pvt值之间基本呈线性关系;根据这种线性关系建立了钢丝微动磨损的理论模型,并用试验结果进行了验证;试验结果和理论计算结果吻合,误差较小,且该模型可应用于其它微动磨损工况.

微尺度气体滑动轴承的Monte Carlo模拟与性能分析
2005, 25(1):55-60.
[摘要](986) [PDF 347KB](1498)
摘要:
改进了直接模拟Monte Carlo (DSMC)方法并模拟研究了轴承构型、滑动速度、壁温及环境压力对微气体滑动轴承内部压力分布及承载能力的影响.结果表明:轴承的几何构型和滑动速度对轴承的性能影响很大,对于相同长度的轴承,气体的峰值压力与轴承的承载能力随轴承出口尺寸的减小和滑动速度的增大而增大;当轴承的几何形状和滑动速度固定时,通道壁温和环境压力是影响轴承性能的重要因素,壁温越高,轴承的承载能力越强;环境压力不同,轴承性能亦有所不同.

流体动压滑动轴承-转子系统非线性动力特性及稳定性
2005, 25(1):61-66.
[摘要](1027) [PDF 284KB](1871)
摘要:
根据油膜的物理特性,在动力积分、迭代过程中实时修正具有下游Reynolds边界条件的轴承流体润滑椭圆型变分方程,使其等价为变分不等式.运用八节点等参有限元方法,同时完成非线性油膜力及其Jacobian矩阵的计算.运用Newton-Raphson方法求得转子平衡点时,同时求得了作为副产品的轴承的刚度和阻尼系数.将预估-校正机理和Newton-Raphson方法相结合,提出了计算轴承-转子系统Hopf分岔点(对应于线性失稳转速)的方法.将预估-校正机理与Poincaré-Newton-Floquet方法相结合,分析了T周期运动的局部稳定性和分岔现象.结果表明,采用八节点等参有限元方法同时完成非线性油膜力及其Jacobian矩阵的计算时,同传统方法相比计算量减少,且精度协调一致;将预估-校正机理和Newton-Raphson方法相结合,可以方便地计算轴承-转子系统Hopf分岔点;将预估-校正机理与Poincaré-Newton-Floquet方法相结合,可以避免初值选取困难,快速求得系统周期解及其分岔点.所建立的计算方法具有省时、精度高等优点,可用于指导滑动轴承-转子系统设计.

挠性转子系统碰摩故障传播特性的实验研究
2005, 25(1):67-72.
[摘要](1356) [PDF 349KB](1731)
摘要:
研究了柔性联接的双跨度挠性转子发生碰摩时系统的响应征兆;将振动信号的快速付立叶变换(FFT)幅值谱阵列和轴心轨迹设置为特征参量,对不同截面和2个相互垂直方位的碰摩特征进行了对比.结果表明:碰摩故障在转子间具有传播能力,靠近碰摩部位的响应强度最大;碰摩的典型特征表现为FFT谱中1X分量幅值增大,并出现2X、3X、4X谐波分量;轴心轨迹形状显示出碰摩作用点的截面方位信息;最典型征兆表现为碰摩响应的1X分量所对应的频率坐标降低,其降低幅度与碰摩的程度相关.

Ni基高温合金攻丝中高速钢丝锥的摩擦磨损性能研究
2005, 25(1):73-77.
[摘要](1292) [PDF 226KB](1532)
摘要:
用高速钢W9制备了切削锥角为7°30′的M6修正齿丝锥和标准丝锥,并用其对Ni基高温合金GH4169进行攻丝试验;采用扫描电子显微镜和显微硬度计测定了攻丝后丝锥顶后刀面的表面形貌及试件底孔截面各层硬度.结果表明,标准丝锥对GH4169攻丝的摩擦扭矩占总扭矩的45%,其顶后刀面及侧后刀面沿切削速度方向出现严重的磨损沟和粘着物,这主要归因于GH4169中的硬质点和严重的加工硬化;同标准丝锥相比,修正齿丝锥的摩擦扭矩减小65%,且磨损显著减轻,这是由于其独特的渐成法成形有利于减小刀齿与被切螺纹侧面间的摩擦接触面积及被切螺纹因大弹性变形而夹住丝锥齿的可能性所致.

N80钢CO2腐蚀产物膜在水/砂两相流介质中的磨损性能
2005, 25(1):78-82.
[摘要](1024) [PDF 341KB](1787)
摘要:
采用高温高压静态釜对N80油套钢在CO2中的腐蚀行为进行了模拟腐蚀试验;利用自制的磨损试验装置对比分析了腐蚀产物膜在水/砂两相介质中的磨损性能同成膜温度、CO2压力、流速及砂粒度之间的关系;用扫描电子显微镜分析了N80钢表面CO2腐蚀产物膜及其磨损表面形貌,用表面形貌仪测定了磨损试验前钢表面CO2腐蚀产物膜的粗糙度.结果表明:成膜温度和压力对钢表面腐蚀产物膜的表面粗糙度具有显著影响;N80钢表面CO2腐蚀产物膜磨损表面形貌沿深度方向存在差异,对应的抗磨性能亦有所不同;两相介质中的砂粒度越大或流体相对流速越大,则腐蚀膜的磨损越剧烈.

高速铣削难加工材料时硬质合金刀具前刀面磨损机理及切削性能研究
2005, 25(1):83-87.
[摘要](1159) [PDF 331KB](2333)
摘要:
采用涂层硬质合金刀具和细晶粒硬质合金刀具对超高强度合金钢(硬度>50HRC、抗拉强度σb>1.4 GPa)和马氏体不锈钢(硬度>30HRC)等难加工材料进行了干式高速端面铣削试验;选择刀具寿命作为刀具切削性能的评价指标,利用X射线能谱仪和扫描电子显微镜分析了硬质合金刀具前刀面的磨损形态、磨损机理以及刀具的切削性能.结果表明:在难加工材料的高速铣削过程中,涂层硬质合金刀具主要失效形式为前刀面磨损,细晶粒硬质合金刀具主要失效形式为前刀面月牙洼磨损与剥落;2种刀具的主要磨损机理均为扩散磨损和氧化磨损.对细晶粒硬质合金刀具而言,在考虑刀具材料与工件材料适配性的基础上,必须利用合理的刃口强化处理来降低磨损初期的刃口微崩刃倾向.

滚动轴承的磁性流体润滑和密封研究
2005, 25(1):88-91.
[摘要](968) [PDF 268KB](1508)
摘要:
选择蒸发极低、粘度适中、润滑性能优良的磁性流体代替润滑脂用于滚动轴承润滑,利用磁性流体转动密封的零泄漏和极低磨损微粒排放,以径向磁体和磁性流体的组合转动密封代替滚动轴承的橡胶密封,实现了滚动轴承的磁性流体润滑和密封,并考察了滚动轴承的磁性流体润滑和密封性能.结果表明,所研制的滚动轴承的润滑剂散失和磨损微粒排放小,适用于高度洁净的特殊环境,应用前景广阔.

空间摩擦学的机遇和挑战
2005, 25(1):92-95.
[摘要](1215) [PDF 269KB](1931)
摘要:
分析了我国空间计划对润滑材料与技术的需求,回顾了我国在空间摩擦学方面的研究进展;指出考察空间环境与条件下运动部件的摩擦学行为以及系统开展空间摩擦学研究,将为研制和发展空间润滑材料与润滑技术提供理论基础和技术保障;并针对我国航天发展规划,提出了空间摩擦学相关领域的研究和发展方向.

征稿简章
2005, 25(1):96-96.
[摘要](863) [PDF 0KB](182)
摘要:
《摩擦学学报》是由中国科学院兰州化学物理研究所主办、科学出版社出版并向国内外公开发行的覆盖摩擦学各分支学科的综合性学术期刊 ,主要报道摩擦学设计、摩擦力学、摩擦化学、摩擦学材料、摩擦学表面工程、特殊工况下的摩擦学、摩擦学测试技术与设备及摩擦学系统工程与应用等重要的基础研究和应用研究新成果 ,读者对象主要是从事摩擦学研究和新材料研制的中高级专业人才及大学有关专业的教学人员和本科高年级以上专门人才等 .《摩擦学学报》是《中国科学引文数据库 (CSCD)》首批收录的期刊之一 ,已连续四版被列入《中文核心期刊要目总…

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