2007年27卷1期

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纳米CeO2颗粒的制备及其化学机械抛光性能研究
2007, 27(1):1-5.
[摘要](1385) [PDF 449KB](1921)
摘要:
以硝酸铈和六亚甲基四胺为原料制备出不同粒径的纳米CeO2粉体颗粒,将纳米CeO2粉体配制成抛光液并用于砷化镓晶片的化学机械抛光.结果表明,不同尺寸的纳米磨料具有不同的抛光效果,采用粒度8 nm的CeO2磨料抛光后微观表面粗糙度最低(0.740 nm),采用粒度小于或大于8 nm的CeO2磨料抛光后其表面粗糙度值均较高.通过简化的固-固接触模型分析,认为当粒度过小时,磨料难以穿透软质层,表现为化学抛光为主,表面凹坑较多,表面粗糙度较高;当粒度大于一定值时,随着磨料粒度增加,嵌入基体部分的深度加大,使得粗糙度出现上升趋势.提出当磨料嵌入晶片表面的最大深度等于或接近于软质层厚度时,在理论上应具有最佳的抛光效果.

范德华力对计算机磁头/磁盘超薄气膜承载性能的影响
2007, 27(1):6-10.
[摘要](1306) [PDF 540KB](2166)
摘要:
在纳米间隙条件下,以楔型滑块和双轨式磁头为例,推导出楔型及双轨式磁头范德华力的计算公式,考察了范德华力对计算机磁头/磁盘超薄气膜承载性能的影响.结果表明,范德华力对计算机磁头/磁盘的承载性能影响很大,范德华力可以降低磁头的承载能力,尤其在最小空气间隙小于6 nm时;在相同尺寸的磁头中,双轨式磁头的范德华力小于楔型滑块的范德华力,而前者的承载力大于后者,双轨式磁头的范德华力对其承载性能影响较小.范德华力可以使飞行高度降低,为磁头设计和磁头/磁盘装配的重要依据.

放电等离子快速烧结C/Cu复合材料的组织和摩擦磨损特性研究
2007, 27(1):11-15.
[摘要](918) [PDF 720KB](1575)
摘要:
利用机械合金化和放电等离子快速烧结法制备C/Cu复合材料,采用X射线衍射仪、显微硬度计、销-盘式摩擦磨损试验机和扫描电子显微镜对复合粉末和烧结体的组织结构、硬度、干摩擦条件下的摩擦磨损性能及其磨损机制进行分析.结果表明:C/Cu复合粉末尺寸随球磨时间的延长明显细化,C在Cu中形成过饱和固溶体;放电等离子烧结体组织致密、细小且均匀,随着碳含量增加,烧结体的硬度与密度减小;相对电解粗铜烧结样品而言,C/Cu复合材料表现出较低的摩擦系数和良好耐磨性,其磨损机制主要为粘着磨损和剥层磨损.

碳化钨颗粒增强钢基复合材料的冲蚀磨损性能研究
2007, 27(1):16-19.
[摘要](1058) [PDF 627KB](1942)
摘要:
以直径为188~250 μm的石英砂为磨料,在自制颗粒冲蚀磨损试验机上对WC颗粒增强ZG45钢基表层复合材料的气-固两相冲蚀磨损性能进行研究,采用扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌.结果表明,在相同冲蚀角条件下,增强相WC颗粒的直径越大,复合材料的耐磨性越差,复合材料在冲蚀角为45°时的冲蚀磨损率最大;而ZG45钢在冲蚀角为15°~30°范围内的冲蚀磨损率达到最大值,此后随着冲蚀角增加而减小;复合材料抗冲蚀磨损性能在较小冲蚀角(15°左右)下优于ZG45钢,在较大冲蚀角(≥30°)时劣于ZG45钢.

纳米化纯铁在干摩擦及油润滑条件下的磨损行为研究
2007, 27(1):20-24.
[摘要](1128) [PDF 796KB](1650)
摘要:
利用往复摩擦磨损试验机研究了深度轧制纳米化纯铁及其退火态和普通轧态纯铁在干摩擦和油润滑下的磨损行为,采用冲击划痕法和声发射划痕法研究材料的塑性变形能力,并对纳米化影响纯铁磨损行为的原因进行初步探讨.结果表明,在干摩擦条件下深度轧制纯铁的抗磨粒磨损性能较普通轧态纯铁差,抗犁削能力也较弱;在油润滑条件下,深度轧制纯铁显示出优良的耐磨性;经深度轧制后,纳米化纯铁具有较高的表面活性,但同时由于塑性的丧失只能承受较小的剪切力.

氮气气氛条件下钢/铜摩擦副的摩擦磨损特性研究
2007, 27(1):25-28.
[摘要](1106) [PDF 805KB](1702)
摘要:
利用MMS-1G型销-盘式高温高速摩擦磨损试验机研究了氮气气氛条件下CrNiMo钢/H96黄铜配副的摩擦磨损特性,利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌,采用能谱仪分析磨损表面及其磨屑的主要元素成分,并分析其磨损机理.结果表明:在氮气气氛条件下,摩擦系数随滑动速度和载荷(pv值)增加而减小;磨损率随pv值增加而增大;在逐步增加pv值的过程中,其磨损机制由粘着磨损转变为磨粒磨损和粘着磨损共同作用.

咪唑啉硼酸酯的制备及其减摩抗磨机理研究
2007, 27(1):29-34.
[摘要](1171) [PDF 743KB](1602)
摘要:
合成出4种咪唑啉硼酸酯润滑油添加剂,在四球摩擦磨损试验机和SRV微动摩擦磨损试验机上评价了4种添加剂在液体石蜡中的摩擦磨损性能,考察了其抗腐蚀性及热稳定性,并采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察分析钢球磨损表面形貌及其表面膜中元素的化学状态.结果表明,所合成的添加剂具有良好的抗腐蚀性和热稳定性及极压抗磨减摩性能.这归因于含MBA-2的液体石蜡在摩擦过程中发生摩擦化学反应并生成由B2O3、氧化铁及含氮有机物等组成的混合膜.

化学表面修饰微球形二硫化钼在液体石蜡中的摩擦磨损性能研究
2007, 27(1):35-40.
[摘要](1120) [PDF 737KB](1665)
摘要:
将萃取-溶剂热法制备的二硫化钼微球(MS-MoS2)和商业级胶体二硫化钼(CC-MoS2)添加到液体石蜡(LP)中,采用四球摩擦磨损试验机和SRV微动摩擦磨损试验机对润滑体系的极压性能和抗磨减摩性能进行对比研究,利用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对磨斑表面形貌进行观察分析.结果表明:萃取剂Cyanex 301对MoS2具有良好的表面修饰作用;添加MoS2能够有效改善基础油的极压性能和抗磨减摩性能;当MoS2质量分数为0.5%时,Cyanex 301修饰MoS2 LP的摩擦系数和磨损体积损失比CC-MoS2 LP分别降低了15.4%和81.7%;其磨损机理可归因于边界润滑条件下的化学吸附膜、化学反应膜、化学沉积膜以及滚动摩擦.

MoS2/WS2共溅射复合薄膜的微结构及其摩擦磨损性能研究
2007, 27(1):41-44.
[摘要](1154) [PDF 742KB](1632)
摘要:
采用磁控溅射共溅射法制备MoS2/WS2复合润滑薄膜,利用X射线衍射仪、X射线能谱仪及透射电子显微镜对薄膜的成分和结构进行分析,采用UMT-2MT型微摩擦磨损试验机在大气(相对湿度45%~50%)和室温(20~25 ℃)环境下评价薄膜的摩擦磨损性能.结果表明,MoS2/WS2复合薄膜结构致密,具有较好抗氧化性,其耐磨寿命、摩擦稳定性和抗载荷能力比MoS2磁控溅射薄膜均有显著提高,而摩擦系数更低.

聚四氟蜡粘结复合涂层的摩擦磨损性能研究
2007, 27(1):45-49.
[摘要](1048) [PDF 794KB](1486)
摘要:
在45#钢块表面采用喷涂方法制备了聚四氟蜡粘结复合涂层和聚四氟乙烯粘结复合涂层,采用傅立叶红外光谱仪分析聚四氟蜡粘结复合涂层在不同固化温度下的结构变化,在国产MHK-500型摩擦磨损试验机上考察固化温度、载荷及速度对2种复合涂层摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜和光学显微镜观察复合涂层磨损表面及其偶件环磨损表面的形貌.结果表明:固化温度对聚四氟乙烯粘结复合涂层耐磨寿命的影响不大,而对聚四氟蜡粘结复合涂层的耐磨寿命影响很大;在120 ℃固化时聚四氟蜡粘结复合涂层的耐磨寿命比在常温固化时提高1倍;速度与载荷对聚四氟蜡粘结复合涂层摩擦磨损性能的影响较大,在低载荷、高速试验条件下,复合涂层具有良好的减摩耐磨性能.

激光镍包纳米Al2O3增强复合涂层的摩擦磨损性能研究
2007, 27(1):50-53.
[摘要](1133) [PDF 655KB](2186)
摘要:
采用大功率CO2激光器在45#钢基体上制备激光熔覆镍包纳米Al2O3复合涂层,采用金相显微镜观察涂层表面形貌,在销-盘式摩擦磨损试验机上评价复合涂层与45#碳钢配副的摩擦磨损性能.结果表明:经激光熔覆处理制备的镍包纳米Al2O3复合涂层的耐磨性能显著提高,磨损质量损失降低38%,摩擦系数降低40%;复合涂层中纳米Al2O3的配比对其耐磨性影响显著,高配比涂层具有较好的耐磨性,而摩擦系数与Al2O3配比的关系不大.

摩擦磨损的接触界面势垒理论研究
2007, 27(1):54-59.
[摘要](1254) [PDF 218KB](1694)
摘要:
根据系统和能量的观点,从摩擦界面的微观相互作用出发,提出摩擦磨损的接触界面势垒理论,研究接触界面势垒和标准接触界面势垒的计算方法,并推导出摩擦力、摩擦系数以及粘着磨损量的计算公式.研究表明,界面的摩擦磨损性能取决于接触界面势垒的大小和分布,用标准接触界面势垒作为表征摩擦副材料摩擦磨损特性的指标具有较好的独立性和稳定性.利用已有的实验数据进行计算,结果与超高真空原子力显微镜实验结果基本符合,验证了所提出理论和方法的可行性.

水在β-氮化硅(0001)面吸附的密度泛函理论研究
2007, 27(1):60-63.
[摘要](1195) [PDF 265KB](1592)
摘要:
采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法对H2O在β-Si3N4(0001)面上的吸附进行研究,采用原子簇模拟β-Si3N4(0001)表面,在6-31G·水平上计算常温常压下H2O分子在β-Si3N4(0001)表面的吸附构型和吸附能及电荷变化,同时考察温度、压强及预吸附BH3对吸附体系的影响.结果表明:H2O分子通过H原子吸附在β-Si3N4(0001)面的N原子顶位时最有利;当温度为100 ℃,压强分别为3×105~10×105 Pa时,吸附能为189.59 kJ/mol,与常温常压体系相比,吸附能增加了57.19 kJ/mol,吸附后O-H键拉长,可能发生解离;在BH3修饰的β-Si3N4(0001)表面上,由于预吸附导致吸附能减少.

冲击加载条件下材料之间摩擦系数的确定
2007, 27(1):64-67.
[摘要](1282) [PDF 430KB](1777)
摘要:
尝试利用自制分离式霍普金森压剪装置对聚氨酯泡沫塑料、硅橡胶和MDF水泥材料与铝合金在冲击加载条件下的摩擦系数进行测试.结果表明:在冲击加载条件下,聚氨酯泡沫塑料、硅橡胶和MDF水泥与铝杆之间的摩擦系数与材料的性质关系不大,其摩擦系数测试结果存在一定的分散性,摩擦曲线出现抖动,且与加载条件有关,摩擦系数比通常意义下所得到的摩擦系数小;不同加载条件对所测试材料与铝压杆之间的摩擦系数数值影响不大,只是曲线的走势稍有不同.在冲击加载条件下硬质聚氨酯泡沫塑料与铝杆之间的静摩擦系数为0.29,动摩擦系数为0.25;硅橡胶与铝杆之间的静摩擦系数为0.285,动摩擦系数为0.24;MDF水泥与铝合金杆之间的静摩擦系数为0.28~0.29,动摩擦系数约0.23.

局部多孔质气体静压轴向轴承静态特性的数值求解
2007, 27(1):68-72.
[摘要](1100) [PDF 467KB](1881)
摘要:
运用数值方法分析局部多孔质节流气体静压轴向轴承的静态性能,分别建立局部多孔质圆柱塞内的压力分布方程和气体薄膜内的压力分布方程,利用坐标变换将局部多孔质圆柱塞的圆柱坐标与气体薄膜的圆柱坐标转换到同一笛卡儿坐标系,为有限元离散奠定基础.经过有限元推导,求得局部多孔质气体静压轴向轴承的承载能力与静态刚度,并对局部多孔质节流进行试验以验证理论模型的正确性.另外,对局部多孔质节流气体静压轴向轴承和小孔节流气体静压轴向轴承进行对比试验.结果表明:局部多孔质节流和小孔节流静压轴承的承载能力随着气膜厚度的减小而增加;静态刚度随着气膜厚度的增加先增加后减小;局部多孔质节流比小孔节流具有较高的承载能力和静态刚度.

基于行波型超声马达的超声波振动减摩试验研究
2007, 27(1):73-77.
[摘要](1067) [PDF 510KB](1877)
摘要:
提出了行波型超声马达振动减摩的几何模型,采用电磁电机驱动、电磁电机结合一路驻波振动驱动及行波型超声马达驱动3种驱动方式模拟行波型超声马达摩擦驱动特点,借助超声马达摩擦特性模拟试验装置,引入摩擦系数降低率的概念,研究了电机转速、预压力、超声波激励电压和摩擦材料等对定、转子摩擦副摩擦系数的影响.结果表明:在较高相对滑动速度、小预压力及大振幅条件下,超声波振动减摩现象显著.

航空发动机轴承腔润滑的气液两相均匀流研究
2007, 27(1):78-82.
[摘要](1063) [PDF 433KB](1780)
摘要:
基于轴承腔中润滑油的两相均匀流动模型,采用湍流模式和有限差分数值方法计算轴承腔内三维定常N-S方程,对腔内润滑油的气液两相均匀流动特性进行研究,以获得气液两相均匀流条件下润滑油流场、压力场和速度场在轴承腔内的分布情况,分析转子转速、含气率和润滑油进口速度对润滑油出口压力以及润滑油与壁面之间剪切力的影响,同时对单相流和两相均匀流润滑性能差异进行比较.结果表明,转子转速、含气率和润滑油进口速度对润滑油出口压力和腔内壁面与润滑油间的平均剪切力具有不同影响,而采用2种流动模型计算出的轴承腔润滑油出口压力的差异较大,同时支持了开展航空发动机轴承腔润滑两相流动分析的必要性.

SiC/(W,Ti)C梯度陶瓷喷嘴材料的制备及其冲蚀磨损机理研究
2007, 27(1):83-87.
[摘要](1027) [PDF 822KB](1778)
摘要:
针对陶瓷喷嘴磨损特点,在喷嘴材料的设计和制造中提出运用梯度功能材料理论,通过控制陶瓷喷嘴材料的成分分布以实现其力学性能的合理梯度变化,将梯度陶瓷喷嘴材料制备过程中所产生的残余压应力引入喷嘴入口以提高喷嘴入口的力学性能,从而缓解喷嘴入口的高应力,提高其抗冲蚀磨损能力.采用热压烧结工艺制备SiC/(W,Ti)C梯度陶瓷喷嘴材料并分析其冲蚀磨损机理.结果表明,在相同冲蚀磨损条件下,梯度陶瓷喷嘴材料的抗冲蚀磨损性能较非梯度陶瓷喷嘴材料显著提高,这是由于梯度陶瓷喷嘴应力状态的改善及其力学性能提高的缘故.梯度陶瓷喷嘴材料的磨损机制为入口处呈现疲劳断裂、中间呈现微切削、出口处呈现疲劳断裂和脆性断裂特征.

苜蓿草粉对金属材料磨损性能的影响
2007, 27(1):88-90.
[摘要](1112) [PDF 319KB](1524)
摘要:
采用正交试验法在磨料磨损试验机上考察了不同粒度苜蓿草粉对45#钢和HT200灰铸铁磨损性能的影响,研究了不同载荷和转速等条件下的磨料磨损行为,采用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行观察.结果表明:影响材料磨损性能的因素由大到小依次为转速、磨粒粒度和载荷;苜蓿草粉磨粒对金属材料表面的磨损为硬、软磨粒共同作用的结果;45#钢在硬磨料磨损条件下以显微切削为主要磨损机制,在软磨粒磨损条件下以多次塑性变形和低周期疲劳为主要磨损机制;HT200灰铸铁以塑性变形而产生的脆化剥落为主要磨损机制.

流化催化剂磨损机制的研究进展
2007, 27(1):91-96.
[摘要](1087) [PDF 374KB](2470)
摘要:
介绍了近年来流化催化剂的磨损机制及其耐磨性检测技术方面的研究进展,结合纳米压痕和颗粒粒度分布测试等技术分析了流化催化剂的体断裂和剥层机制,介绍了评价催化剂耐磨性的各种磨损试验方法及其磨损模型,其中流化磨损试验可直观有效地反映流化催化剂的耐磨性.指出今后需在流化模型、计算模拟和细观力学性能测试等方面进行深入研究,以满足探索催化剂磨损机理和改善其磨损测试适用性的需求.

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