2008年28卷4期

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ZrN单层、多层、梯度层及复合处理层对不锈钢固体粒子冲蚀行为的影响
2008, 28(4).
[摘要](1184) [PDF 860KB](1529)
摘要:
对比研究了离子镀ZrN单层、多层、梯度层及其与离子渗氮复合处理对2Cr13马氏体不锈钢抗大小攻角固体粒子冲蚀性能的影响规律,通过硬度、韧性、结合强度、动静态承载能力等特性的综合测试与分析,探讨了表面处理层对不锈钢固体粒子冲蚀行为的作用机制.结果表明,上述4种表面改性层均显著提高了2Cr13不锈钢表面的硬度和抗微切削能力,因而有效改善了2Cr13钢抗30°小攻角固体粒子冲蚀性能.经离子渗氮层上沉积ZrN梯度层的复合处理后,其硬度由表面至基材呈梯度分布,界面应力分布连续性好,承载能力和抗塑性变形能力高,多冲疲劳性能优,能够显著提高基材抗90°大攻角固体粒子的冲蚀能力.然而,ZrN单层、多层、梯度层的抗多冲疲劳性能较差,其抗大攻角固体粒子的冲蚀能力反而不及2Cr13基材.

氮化铬薄膜的径向纳动损伤机制研究
2008, 28(4).
[摘要](1043) [PDF 1412KB](1561)
摘要:
采用纳米压痕仪和曲率半径为20μm的金刚石球形压头研究了40Cr基体和CrNx薄膜的径向纳动行为,并探讨其损伤机制.结果表明:CrNx薄膜能够提高40Cr基体的抗压性能,提高其接触刚度,降低残余压痕深度,减少在纳动循环过程中的能量耗散;增大载荷或增加循环次数均可加剧材料的纳动损伤;40Cr基体的纳动损伤表现为压痕边缘的塑性堆积;而CrNx薄膜的纳动损伤由表面的径向和环向拉应力所引起,表现为环向裂纹和径向裂纹的萌生与扩展.

微扰动对液体螺旋槽机械密封性能的影响
2008, 28(4).
[摘要](1441) [PDF 998KB](1497)
摘要:
针对非接触式液体螺旋槽机械密封,分析了周期性轴向微扰动和角微扰动对密封环端面间液膜厚度的影响规律,建立了单周期螺旋槽液膜模型,采用数值法求解时变雷诺方程,研究了微扰动对液膜承载力和泄漏率等密封特性参数的影响.结果表明,膜厚对液膜承载力和泄漏率的影响显著,膜厚增加,液膜承载力减小,泄漏率增大.液膜承载力、泄漏率的变化幅度和频率主要受到轴向扰动的影响.角扰动造成沿圆周方向分布的液膜承载力不均匀而使液膜稳定性变差.

环境友好润滑油的发展及其摩擦学研究现状
2008, 28(4).
[摘要](1201) [PDF 244KB](2016)
摘要:
介绍了环境友好润滑油及其生物降解性能、生态毒性典型试验方法和环境友好润滑油的发展概况及发展现状.阐明了我国开发植物油基环境友好型润滑油的重大意义,并指出新一代绿色多功能环境友好润滑油添加剂已成为添加剂领域的主要发展方向之一.

氧气气氛中CrNiMo钢的高温高速干滑动摩擦磨损性能
2008, 28(4).
[摘要](1136) [PDF 945KB](1518)
摘要:
采用MMS-1G型高温高速摩擦磨损试验机研究了不同温度条件下处于氧气气氛中的CrNiMo钢高速干滑动摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜和能谱仪对磨损表面的形貌和成分进行表征,并对其磨损机制进行分析.结果表明,在室温条件下,CrNiMo钢的摩擦磨损性能受环境气氛的影响较大,并受控于摩擦表面所产生的氧化膜,其磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损;而在高温氧气环境中,气氛对CrNiMo钢的摩擦磨损性能影响减弱,较高的环境温度恶化了摩擦副的传热能力,磨损机制受控于环境温度,其磨损机制主要为氧化磨损和黏着磨损.

MoS2基复合薄膜润滑球轴承在真空环境下的摩擦性能研究
2008, 28(4).
[摘要](1249) [PDF 516KB](1624)
摘要:
分析了MoS2基复合薄膜润滑球轴承的润滑机制,研究了MoS2基复合薄膜润滑深沟球轴承在不同真空度下的摩擦力矩,在真空度4×10^-4Pa条件下,对空间光学调制器支撑轴承进行1 a的工程试验,并采用扫描电子显微镜和能量色散谱仪分析轴承表面及工作区的形貌及其成分.结果表明:在4×10^-4Pa下,轴承的摩擦力矩随转速增加而趋于稳定;空间光学调制器中MoS2基复合薄膜润滑球轴承在工作区内生成了转移膜,使得轴承的摩擦力矩变小,并实现了108量级的转动圈数.由此证明MoS2基复合薄膜润滑球轴承适用于真空环境中.

《摩擦学学报》第六届编委会名单
2008, 28(4).
[摘要](812) [PDF 0KB](174)
摘要:

苯甲酸/硬脂酸钛基润滑脂摩擦磨损性能研究
2008, 28(4).
[摘要](986) [PDF 814KB](1636)
摘要:
在实验室制备出苯甲酸/硬脂酸钛基润滑脂,考察了复合钛基润滑脂的摩擦磨损性能及承载能力,并与成品锂基和脲基润滑脂进行对比,利用扫描电子显微镜观察钢球的磨斑表面形貌,并用X射线光电子能谱仪分析钢球磨斑表面主要元素的化学状态.结果表明,复合钛基润滑脂具有较好的减摩耐磨性能和极压承载能力,其摩擦系数与锂基、脲基润滑脂相当,磨斑直径与锂基润滑脂接近,略高于脲基润滑脂的磨斑直径,极压承载能力低于脲基,与锂基相同.在复合钛基润滑脂润滑下,钢球的主要磨损特征为轻微的黏着磨损,其减摩抗磨机制为在摩擦表面生成含钛元素的化学沉积膜.

摩擦界面原子受迫振动温升模型及计算研究
2008, 28(4).
[摘要](1185) [PDF 358KB](1773)
摘要:
通过对界面摩擦过程中原子在接触势能场作用下受迫振动微观机制的分析,基于受迫振动能量全部转化为系统热能的观点,针对独立振子模型建立了摩擦界面原子的温升模型.结果表明:当晶格常数及原子质量较小时,界面原子受迫振动后的温升随晶格常数及原子质量的增大而减小;当晶格常数及原子质量较大时,晶格常数及原子质量的变化对原子受迫振动温升影响不显著;当受迫振动频率低于原子固有频率时,原子受迫振动温升随相对滑动速度的增大而增加;当受迫振动频率接近原子固有频率时,温升加剧;当受迫振动频率高于原子固有频率时,原子受迫振动温升随相对滑动速度的增加而降低.

超导体YBa2Cu3O7-δ的摩擦学特性研究
2008, 28(4).
[摘要](1404) [PDF 1170KB](1404)
摘要:
采用溶胶-凝胶法制备YBa2Cu3O7-δ和Ag/YBa2Cu3O7-δ超导材料,并分析其相组成及结构,用SFT-4000型高真空超低温摩擦磨损试验机对其从室温至液氮温度范围内的摩擦学特性进行评价.结果表明:在室温条件下,YBa2Cu3O7-δ与不锈钢盘对摩时的摩擦系数在0.50左右,当温度降到超导转变温度以下时,其摩擦系数急剧降低至0.13,最后稳定在0.20以下.添加Ag可以改善YBa2Cu3O7-δ的常温摩擦磨损性能,Ag/YBa2Cu3O7-δ复合材料的摩擦系数低且非常平稳,其中10%Ag/YBa2Cu3O7-δ的摩擦系数为0.20,磨损率为8.96×10-5mm3/(N.m),Ag/YBa2Cu3O7-δ的磨损机制为YBa2Cu3O7-δ硬基底承载与软金属Ag转移膜的润滑作用.

Fe3Si金属间化合物在干摩擦及水润滑条件下的摩擦学性能研究
2008, 28(4).
[摘要](1076) [PDF 1053KB](1597)
摘要:
利用高能球磨和热压烧结工艺制备了Fe3Si有序金属间化合物块体材料,考察了其与Si3N4配副时在干摩擦和水润滑条件下的摩擦学性能.结果表明,在干摩擦条件下Fe3Si/Si3N4摩擦副表现出很高的摩擦系数,Fe3Si与Si3N4的磨损率分别为1.408×10-14m^3/(N.m)和4.735×10-16m^3/(N.m),两者相差近2个数量级;在水润滑条件下,Fe3Si的磨损率下降而Si3N4的磨损率上升,两者磨损率分别为7.406×10-15m^3/(N.m)和2.522×10-15m^3/(N.m).另外,在水润滑条件下的摩擦化学产物对Fe3Si的摩擦学性能影响显著.

Fluent环境中近壁面微空泡溃灭的仿真计算
2008, 28(4).
[摘要](1359) [PDF 519KB](2179)
摘要:
基于FLUENT软件环境,采用VOF模型和非稳态方法求解Navier-Stokes方程,模拟了近壁面的空泡溃灭过程,同时计算了空泡溃灭处与壁面的距离对射流强度的影响.结果表明:在近壁面,空泡将形成非对称溃灭,因水锤作用,引发高速水射流在壁面产生高压而形成空蚀破坏;基于FLUENT环境的计算结果与已有的实验和计算结果相符,为研究空泡溃灭和空蚀机制提供了类比的数值计算方法.

氨基乙酸-H2O2体系抛光液中铜的化学机械抛光研究
2008, 28(4).
[摘要](1073) [PDF 925KB](1591)
摘要:
在CP-4型CMP试验机上采用5μm厚的铜镀层片研究了氨基乙酸-H2O2体系抛光液中铜的化学机械抛光行为,分别采用Sartorius 1712MP8型电子天平和WYKO MHT-Ⅲ型光干涉表面形貌仪检测抛光去除率和抛光后表面粗糙度,用CHI660A型电化学工作站的动电位极化扫描技术和PHI-5300ESCA型X射线光电子能谱仪分析抛光液中氧化剂和络合剂等化学组分对铜的作用机制.结果表明,由于氧化剂H2O2对铜的氧化作用使得氨基乙酸对铜的络合速率从1.4 nm/min提高到47 nm/min,进而提高了铜的化学机械抛光去除率.当抛光压力≤10.35 kPa时,抛光后铜表面出现腐蚀坑,腐蚀坑面积比率随抛光过程相对运动速度的增大而减小;当抛光压力≥17.25 kPa时,铜表面腐蚀坑消失,在相对运动速度≥1 m/s条件下,表面粗糙度为3-5 nm;当抛光压力〉6.9 kPa,在相对运动速度≤1 m/s条件下,随着相对运动速度增大,机械作用增强,抛光去除率增大;当相对运动速度〉1 m/s时,抛光界面区抛光液润滑效应增强,抛光去除率有所降低,化学机械抛光过程中这一临界相对运动速度为1 m/s.

征稿简章
2008, 28(4).
[摘要](804) [PDF 0KB](190)
摘要:

微纳米摩擦的弹性棘轮模型与形貌的尺度效应
2008, 28(4).
[摘要](1085) [PDF 868KB](1668)
摘要:
建立了弹性棘轮模型并用于研究微观形貌参数对摩擦性能的影响,通过研磨和抛光的方法在硅材料表面进行形貌修饰,并采用原子力显微镜和自制微摩擦测试仪分别在纳米和微米尺度下进行摩擦力测量试验.结果表明:硅表面经过形貌修饰后,摩擦力不仅与粗糙峰的斜率有关,而且与接触副的等效曲率半径相关;在纳米尺度下,粗糙峰斜率对摩擦力的影响较大;在微米尺度下,等效曲率半径对摩擦力的影响较大;棘轮模型只适用于斜率影响为主导因素的情况,而弹性棘轮模型由于综合考虑了形貌斜率和等效曲率半径的影响,能够更好地描述不同尺度接触副的摩擦规律.

高精度线接触时变弹流润滑问题的数值模拟研究
2008, 28(4).
[摘要](963) [PDF 676KB](1389)
摘要:
针对一类简单的粗糙度模型,采用高阶间断有限元法对线接触时变弹流润滑问题进行高精度数值模拟,采用网格自适应方法减少计算量,用适合高阶格式的惩罚方法处理自由边界,对不同几何参数下该类粗糙度模型进行计算.结果表明,自适应高阶间断有限元方法可以捕捉到时变情况下相对微观的物理细节,如由粗糙度和时变效应所引起的额外压强峰,而采用传统低精度方法很难捕捉到.

提升机盘形制动器闸瓦三维瞬态温度场仿真与试验研究
2008, 28(4).
[摘要](1033) [PDF 507KB](1615)
摘要:
结合提升机盘形制动器的实际运行工况,基于热传导理论及积分变换法,运用多物理场耦合数值分析软件对正常制动工况下闸瓦的温度场进行仿真计算,得到闸瓦三维瞬态温度场随时间的变化规律.同时,模拟提升机实际制动工况,采用X-DM型调压变速摩擦磨损试验机评价无石棉闸瓦材料与16Mn钢对摩时的摩擦磨损性能,采集闸瓦在试验过程中的温升数据,最后将仿真结果和试验数据进行对比分析.结果表明:闸瓦温度随径向距离增加而增大,摩擦热量主要集中于摩擦表面层,闸瓦温度在制动过程中先升后降.与试验结果对比分析表明,仿真计算结果与试验结果之间的最大误差为3.28%,二者之间吻合良好,从而证明了所用仿真计算方法的正确性和适用性.

一种类富勒烯碳膜与不同偶件对摩时的摩擦学行为及其机制研究
2008, 28(4).
[摘要](1230) [PDF 1511KB](1345)
摘要:
采用磁控溅射钛靶,以甲烷和氩气为前驱体,在单晶硅片表面制备了类富勒烯碳薄膜,采用高分辨率透射电子显微镜对薄膜的微观形貌进行了表征,采用纳米压痕仪测定了薄膜的硬度及弹性回复,在球-盘微摩擦试验机上考察了薄膜与不同偶件(Si3N4球、Al2O3球、钢球)对摩的摩擦学行为.结果表明,薄膜具有类富勒烯结构特征,薄膜的硬度为20.9 GPa,对应的弹性回复高达85%.薄膜的摩擦性能与摩擦偶件相关:FL-C薄膜与Si3N4球对摩时磨屑在Si3N4球接触面充分覆盖,所形成的转移膜充当固体润滑剂而有效降低了摩擦系数;FL-C薄膜与钢球对摩时,由于钢球硬度远低于FL-C薄膜硬度,导致钢球在较高的接触压力下发生变形而使其表面粗糙度变大,摩擦系数增大,且FL-C薄膜表面发生了较为强烈的摩擦氧化反应,破坏了薄膜的原始结构,新生成的氧化聚合物结构较为疏松,在摩擦剪切作用下易于发生磨损.

弹流接触区高压润滑油输运的实验研究
2008, 28(4).
[摘要](1257) [PDF 1370KB](1667)
摘要:
采用多光束干涉法测量了弹流接触区冲击形成的封闭润滑油的流动,研究了在弹流接触区冲击所形成的封闭润滑油核心在不同条件下的移动规律.结果表明,在纯滚动条件下,封闭润滑油以卷吸速度在接触区移动;在玻璃块纯滑动时,封闭润滑油核心的移动速度明显小于卷吸速度,而钢球纯滑动时润滑油核心的移动速度大于卷吸速度.可见在弹流接触中壁面滑移的存在,该滑移是由润滑油在界面处应力超过其与固体壁面的亲合力所引起的.

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