2008年28卷2期

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纳米SiO2/CeO2复合磨粒的制备及其抛光特性研究
2008, 28(2).
[摘要](979) [PDF 0KB](168)
摘要:
以尿素[CO(NH2)2]、(NH4)2Ce(NO3)6和SiO2为原料,采用均相沉淀法制备1种新型纳米SiO2/CeO2复合磨粒,通过X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、飞行时间二次离子质谱仪和扫描电子显微镜等分析手段对其结构进行表征,并将SiO2/CeO2复合磨粒配置成抛光液在数字光盘玻璃基片上进行化学机械抛光试验.结果表明:所制备的SiO2/CeO2复合磨粒的平均晶粒度为19.64 nm,粒度分布均匀;经过1 h抛光后,玻璃基片的平均表面粗糙度(Ra)由1.644 nm降至0.971 nm;抛光后玻璃基片表面变得光滑、平坦,表面微观起伏较小.

《摩擦学学报》第六届编委会名单
2008, 28(2).
[摘要](781) [PDF 0KB](180)
摘要:

征稿简章
2008, 28(2).
[摘要](747) [PDF 0KB](153)
摘要:

PMMA/SiO2纳米杂化材料作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能研究
2008, 28(2).
[摘要](1188) [PDF 0KB](221)
摘要:
采用无皂乳液聚合法一步制备聚甲基丙烯酸甲酯/表面有机化二氧化硅(PMMA/SiO2)纳米杂化材料,采用透射电子显微镜对杂化材料的表面形貌进行表征,利用四球摩擦磨损试验机考察了其在AN 10油中作为添加剂的摩擦磨损作用机制.结果表明:所合成的PMMA/SiO2平均粒径约为60 nm,呈分散良好的球形;PMMA/SiO2材料能够改善AN 10油的抗磨性能及承载能力,提高AN 10油的极压性能并降低摩擦系数;在低载荷条件下,钢球的磨斑表面检测不到Si元素,杂化材料的弹性滚动和有机壳层的熔融铺展成膜共同起到了抗磨减摩作用;而在中、高载荷条件下,聚合物壳层分解后,裸露的高活性纳米SiO2核大量沉积于钢球表面,从而起到改善AN 10油摩擦磨损性能的作用.

聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合水凝胶的接触变形与启动摩擦特性研究
2008, 28(2):97-102.
[摘要](1183) [PDF 696KB](1492)
摘要:
选用高分子聚乙烯醇(PVA)和纳米羟基磷灰石(HA)为原料,采用反复冷冻-融化法制备PVA/HA复合水凝胶,在超高精度三维轮廓仪、光学显微镜和S-3000N型扫描电子显微镜上观察PVA/HA复合水凝胶的微观组织形貌,用精密位移传感器对PVA/HA复合水凝胶的接触变形特性进行测量,采用UMT-II型微摩擦磨损试验机评价PVA/HA复合水凝胶的启动摩擦特性.结果表明:PVA/HA复合水凝胶与天然骨组织具有相似的交联网状微观结构,表现出良好的黏弹性;PVA/HA复合水凝胶在滑动过程中的法向位移变化所对应的时间以及启动摩擦系数与接触时间呈现出先减小而后增大的趋势,在相同接触时间下,天然软骨的启动摩擦系数及其对应的滑行时间均比PVA/HA复合水凝胶小;而PVA/HA复合水凝胶的启动摩擦系数与滑动速率无明显的关联性;试样之间法向位移的转折点及其所对应的滑行时间均随滑动速率的增大而减小,这与天然软骨的试验结果基本一致.

纳米SiO2/CeO2复合磨粒的制备及其抛光特性研究
2008, 28(2):103-107.
[摘要](1063) [PDF 551KB](2146)
摘要:
以尿素[CO(NH2)2]、(NH4)2Ce(NO3)6和SiO2为原料,采用均相沉淀法制备1种新型纳米SiO2/CeO2复合磨粒,通过X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、飞行时间二次离子质谱仪和扫描电子显微镜等分析手段对其结构进行表征,并将SiO2/CeO2复合磨粒配置成抛光液在数字光盘玻璃基片上进行化学机械抛光试验.结果表明所制备的SiO2/CeO2复合磨粒的平均晶粒度为19.64 nm,粒度分布均匀;经过1 h抛光后,玻璃基片的平均表面粗糙度(Ra)由1.644 nm降至0.971 nm;抛光后玻璃基片表面变得光滑、平坦,表面微观起伏较小.

基于磨损行为的单晶硅片化学机械抛光界面接触形式研究
2008, 28(2):108-111.
[摘要](901) [PDF 256KB](1587)
摘要:
设计了3种不同的抛光液并进行一系列抛光试验,得到机械、化学及其交互作用所引起的材料去除率,分析了化学机械抛光时硅片与抛光垫之间接触形式的判别方法及其抛光机理.结果表明:化学机械抛光中的主要作用为磨粒的机械作用;材料的去除率主要为磨粒与抛光液交互作用所引起的材料去除率;硅片表面材料的去除形式主要为化学作用下的二体磨粒磨损;化学机械抛光时硅片与抛光垫之间的接触形式为实体接触.

CVD金刚石薄膜在水润滑条件下的摩擦磨损性能研究
2008, 28(2):112-117.
[摘要](973) [PDF 831KB](1352)
摘要:
采用偏压辅助增强热丝CVD法在硬质合金衬底上制备常规金刚石薄膜和超细晶粒金刚石薄膜,在往复式球-盘摩擦磨损试验机上考察金刚石薄膜在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,分别采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪和能谱仪分析金刚石薄膜的表面形貌特性、结构特征及其摩擦表面残余物质的组成.结果表明,常规金刚石薄膜和超细晶粒金刚石薄膜在水润滑下的摩擦系数分别约为0.25和0.22,超细晶粒金刚石薄膜对偶件的磨损率仅为6.94×10-6 mm3/(Nm),显示出优异的减摩性能,可作为良好的水润滑摩擦副涂层材料.

中频磁控溅射沉积含铝类金刚石碳膜结构及其摩擦磨损性能研究
2008, 28(2):118-122.
[摘要](1082) [PDF 699KB](1361)
摘要:
采用中频磁控溅射技术在单晶硅表面制备含铝类金刚石(Al-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、X射线光电子能谱仪、红外光谱仪、纳米压痕仪和微摩擦磨损试验机等考察薄膜表面形貌、结构及其摩擦磨损性能.结果表明:所制备的Al-DLC薄膜均匀、致密,表面粗糙度小,应力较低,硬度较高;薄膜与Si3N4陶瓷球对摩时显示出良好抗磨减摩性能;加基底偏压所制备薄膜的摩擦系数明显降低, 耐磨寿命显著提高.

碳含量对磁控溅射Cr/C镀层摩擦磨损性能的影响
2008, 28(2):123-127.
[摘要](1240) [PDF 851KB](2127)
摘要:
采用磁控溅射技术在高速钢和单晶硅基体上制备Cr/C镀层,利用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪分析镀层结构及元素状态,采用显微硬度计测量镀层的硬度及韧性,通过销-盘式摩擦磨损试验机及光学显微镜研究镀层不同磨损阶段的磨损行为.结果表明:镀层由C、Cr及Cr3C2等相组成;随着碳含量增加,镀层的硬度从HV1 300升至HV1 900,韧性变差;与未镀层的基体相比,镀层的摩擦系数从0.70降至0.48,当碳含量为74%时,摩擦系数降至0.35;增加碳含量能够明显改善镀层的抗黏着性能,碳含量为14%及40%的镀层以严重的黏着磨损为主,而碳含量为74%镀层的黏着程度最轻,其磨损形式以黏着磨损和磨粒磨损为主.

Ti-Al金属间化合物润滑薄膜制备及其摩擦磨损性能研究
2008, 28(2):128-132.
[摘要](1173) [PDF 604KB](1526)
摘要:
采用双靶反应磁控溅射法在不锈钢基体表面沉积Ti-Al二元金属间化合物薄膜,采用改变基体相对于靶材位置的方法调整薄膜中Al和Ti含量,通过对薄膜成分和结构表征以及摩擦系数测定,并结合Ti-Al合金相图系统研究不同成分薄膜的摩擦磨损特性.结果表明:随着薄膜中Al含量在43.20at%~67.89at%之间改变,薄膜的摩擦系数处于0.05~0.30之间;当薄膜中Al含量为45.59at%时,薄膜的摩擦系数最小,为0.05,且Al含量为43.20at%~48.23at%的薄膜的摩擦系数均小于0.10;当Al含量大于48.23at%时,随着Al含量的增加,薄膜的摩擦系数增至0.32;当Al含量为43.20at%~48.23at%时,薄膜中形成了α2-Ti3Al γ-TiAl两相共存组织,具有减摩效果的同时,使其磨损率降低12.57%~38.41%.

PMMA/SiO2纳米杂化材料作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能研究
2008, 28(2):133-138.
[摘要](850) [PDF 634KB](1693)
摘要:

TC11钛合金在人造海水中的腐蚀磨损特性研究
2008, 28(2):139-144.
[摘要](1430) [PDF 823KB](1485)
摘要:
采用球-面接触方式,在振幅为5 mm条件下研究了TC11钛合金在人造海水和纯净水中的往复滑动腐蚀磨损行为,采用扫描电子显微镜观察磨屑和磨痕表面形貌,用能谱仪测试微区元素分布,用非接触式表面形貌仪测定磨痕的三维表面形貌及其磨损体积损失,研究了载荷、滑动频率以及介质对TC11钛合金摩擦系数和磨损量的影响,并用动电位扫描法分析TC11在腐蚀磨损前后的电化学行为.结果表明:在2种介质中TC11钛合金的摩擦系数均随着载荷和滑动频率的增加而呈下降趋势,但随载荷变化的趋势更为缓慢;TC11钛合金在海水中形成的润滑膜可以明显降低摩擦系数,但其磨损量比水介质中高,说明腐蚀加速了磨损;磨损后的钝化膜更易被破坏,TC11钛合金在水中的磨损机制为磨粒磨损,而在海水中则为疲劳脱落并伴有磨粒磨损.

小Tabor数分形粗糙表面之间的黏着弹性接触分析
2008, 28(2):145-149.
[摘要](930) [PDF 449KB](1587)
摘要:
基于粗糙表面的分形描述和适用于小Tabor数微突体的黏着弹性接触理论,采用积分方法建立了小Tabor数分形粗糙表面之间的黏着弹性接触模型,获得弹性接触条件下的真实接触面积和载荷表达式,在此基础上采用单因素分析法分析表面粗糙度和材料性质对分离力的影响.结果表明,当分形维数增加时,粗糙表面单位面积上的微突体数目增加且高度减小,从而导致两表面间的分离力增大;当分形粗糙度参数增大时微突体高度增加,从而导致分离力减小;当材料弹性模量增加时黏着作用减弱,从而减小了分离力,而表面黏着能的增加会使分离力急剧增大.

平行运动的粗糙表面润滑承载性能研究
2008, 28(2):150-154.
[摘要](1163) [PDF 641KB](5122)
摘要:
分析了微米级润滑膜条件下,光滑表面在静止粗糙表面上平行运动时的润滑状态及其承载机制,利用Reynolds流体润滑方程分析粗糙度对油膜压力、载荷及摩擦系数的影响,采用有限差分法计算在正弦和随机粗糙峰条件下油膜的压力分布曲面图,通过改变正弦粗糙度的峰高和波长分析油膜承载能力和摩擦系数随粗糙度变化的规律,同时分析了最小油膜厚度对润滑状态的影响.结果表明:两光滑平行运动的平面无法承载,而粗糙表面微粗糙峰的收敛楔形部分可以形成流体动压润滑膜并承受一定载荷;在给定最小油膜厚度的条件下,随着正弦波峰值增加,承载能力达到最大值后缓慢降低,摩擦系数达到最小值后缓慢增大;除了粗糙峰波长很小时摩擦系数很大以外,波长对摩擦系数的影响很小,而承载能力随波长以二次曲线变化并出现最大值;在给定粗糙度幅值条件下,当最小膜厚在1~100 μm时,随着最小油膜厚度的增加,承载能力减小,摩擦系数逐渐增大.

含对称间隙的摩擦振子非线性动力学分析
2008, 28(2):155-160.
[摘要](1020) [PDF 865KB](1561)
摘要:
建立了两自由度含对称间隙的干摩擦碰撞振动系统的动力学模型,分析了系统运动中存在的滑动、黏着及碰撞,分别给出其判断方法和衔接准则,推导出各阶段系统的解析解,并采用数值迭代方法求解和分析了系统的复杂动力学行为,同时分析干摩擦对系统动力学性能的影响.结果表明,系统存在叉式分叉,系统由对称周期运动变为反对称周期运动,进而通过Hopf分叉或周期倍化分叉通向混沌.在参数变化范围较大的情况下,系统存在类型丰富的周期运动、拟周期运动以及混沌;系统存在对称运动、反对称运动对、黏滑碰撞运动以及由初始条件决定的共存吸引子.

模拟正常刹车条件下C/C复合材料的摩擦表面结构分析
2008, 28(2):161-166.
[摘要](1084) [PDF 568KB](1338)
摘要:
采用MM-1000型摩擦磨损试验机评价粗糙层基体炭C/C复合材料在模拟正常刹车条件下的摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜、微区拉曼光谱仪和红外光谱仪分别研究复合材料摩擦表面的形貌、微区石墨化度及其结构,并通过热失重曲线比较摩擦前后复合材料表面在惰性气氛中的升温失重.结果表明:在模拟正常刹车试验时,C/C复合材料的摩擦系数为0.32,线性磨损量和磨损质量损失分别为0.48 μm和2.12 mg;刹车试验后,摩擦表面由纳米级粒子聚集并压制而成,且摩擦表面炭微晶结构发生变化;在暗灰色的摩擦膜区域,炭微晶的R值从摩擦前的0.207升至1.03,而在白色区域,因炭微晶的接触压力提高而发生应力石墨化,R值降至0.084;摩擦表面能够吸附更多水分,即使在惰性气氛下也比未摩擦表面的升温失重大.

铜石墨合金材料在载流条件下的摩擦磨损行为研究
2008, 28(2):167-172.
[摘要](1166) [PDF 848KB](1675)
摘要:
采用冷压烧结粉末冶金法,以300 MPa的压力进行初压,在氢气保护气氛下于烧结温度为950 ℃,3 h下烧结,然后冷却至室温后再以300 MPa的压力进行复压制备出铜石墨合金材料.通过电滑动磨损试验及扫描电子显微镜分析等方法研究了铜石墨合金材料的磨损性能,探讨其磨损机制.结果表明:在试验参数范围内,试样的磨损量随着试验载荷、速度及电流密度的增加而增大;在载流条件下电流产生的电弧热是其磨损量增加的主要因素;石墨和铅以单质形式存在有利于摩擦副之间的润滑和提高其耐磨性能;合金的磨损机制主要为磨粒磨损、电侵蚀磨损和黏着磨损.

磨料流加工过程中介质黏温特性对金属磨损性能的影响
2008, 28(2):173-177.
[摘要](1156) [PDF 606KB](1506)
摘要:
采用20#钢、45#钢和T8钢3种不同材料进行磨料流加工试验,测定并分析各种材料的磨损量和表面粗糙度的变化情况;通过黏度计研究磨料流加工介质的黏温关系,并基于Rabinowicz单颗粒切削模型推导出以介质黏温关系为主的磨损关系式.结果表明:在磨料流加工开始的几个循环内,材料的表面粗糙度与磨损量变化较大,随着循环次数的增加,其变化幅度逐渐降低;材料硬度越高,磨损量越小;加工介质的黏度随温度升高而急剧下降.推导出的磨损关系式表明,磨损量与介质黏度呈正比,与工件硬度呈反比,材料磨损量变化趋势与试验结果一致.

多重网格法计算有限长线接触热弹流问题初值对求解过程的影响
2008, 28(2):178-183.
[摘要](1102) [PDF 560KB](1690)
摘要:
对有限长线接触热弹流数值求解中压力初值和温度初值的设置进行调整和改进,采用Hertz压力分布修正和无限长线接触弹流压力作为2种压力初值的设置方案,并提出增加温度初值和设定温度曲线2种温度初值设置方法.结果表明:采用无限长线接触弹流压力作为压力初值更为有效,可以直接计算最大Hertz接触压力pH=1.45 GPa时的重载荷工况;2种温度初值设置方法均能够使程序计算效率得到提高,其中采用设定温度曲线的方法可以使温度分布的总趋势快速显现,迭代次数减少25.5%左右.

沙尘粒子对轮-铲摩擦学系统的侵入机制分析
2008, 28(2):184-188.
[摘要](1141) [PDF 483KB](1355)
摘要:
以自动取款机的轮-铲摩擦学系统为研究对象,建立了无黏着刚性接触条件下理想球形粒子侵入轮-铲摩擦学系统的静力学计算模型;分析了单个粒子在完整侵入过程中所受的侵入力及其临界侵入条件和侵入运动方式;进一步探讨了粒子在黏着摩擦作用下的侵入条件.结果表明:在无黏着刚性接触条件下,粒子侵入与否仅取决于初始侵入位置;在不同界面条件下,不同粒径粒子的侵入以滚滑运动为主,纯滚动只发生在临界侵入曲线所确定的运动轨迹上;在黏着摩擦作用下,粒子的侵入由表征摩擦副材料和粒子的粒径2个组合特征因子共同决定.

创新润滑材料,服务国家需求——固体润滑国家重点实验室发展历程
2008, 28(2):189-191.
[摘要](1092) [PDF 100KB](1471)
摘要:
中国科学院兰州化学物理研究所从事润滑材料研究最早可以追溯到20世纪50年代,当时主要是在中国科学院石油研究所(大连)开展润滑油和润滑脂的研究.1958年,为了促进我国石油工业的发展以及满足"两弹一星"对特殊润滑材料的需求,中国科学院石油研究所的润滑、催化以及分析化学3个研究室由大连迁至兰州成立了中国科学院石油研究所兰州分所,1962年更名为中国科学院兰州化学物理研究所,并继续开展特种润滑油和润滑脂的研究.

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