2009年29卷3期

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单晶硅表面稀土复合纳米膜的制备与摩擦特性
2009, 29(3).
[摘要](1244) [PDF 697KB](2048)
摘要:
利用分子自组装技术,在单晶硅表面制备了稀土复合纳米自组装膜.运用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜表面典型元素的化学状态,并运用静-动摩擦系数测定仪评价了薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明:通过硅烷偶联剂3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)的磺酸基化学吸附功能,稀土元素可以成功组装到氧化后的硅烷化表面.当组装稀土复合膜后,基片表面的摩擦系数由无膜时的0.8降到了0.08,表明复合膜可以降低基片的摩擦系数,并且在较低载荷下具有较好的耐磨性能.

化学改性豆油的烷链结构和摩擦学性能研究
2009, 29(3).
[摘要](1137) [PDF 170KB](2057)
摘要:
本文对豆油进行了化学改性,豆油环氧后和不同链长的脂肪酸进行酯化反应,生成一系列的改性豆油并对其结构进行表征;考察了不同烷链结构的改性豆油的摩擦学性能,结果表明所合成的系列改性豆油有优良的摩擦学性能,随着直链酸链长的不同黏度也不同,黏度越大润滑性能越好,其中乙酯和丙酯的黏度最大、润滑性能最好,摩擦学性能远远优于豆油和光亮油150BS,归因于豆油异构乙酯和丙酯含有极性基团,且分子中氧的含量较高,易生成吸附膜和氧化反应保护膜.豆油异构丙酯倾点最低,其黏度高,可以代替紧缺的光亮油和低黏度油调配成多种不同黏度级别的润滑油.豆油异构丙酯与聚醚调配的各黏度级别的润滑油的倾点明显低于同级别矿物油,摩擦学性能优于同级别矿物油,氧化稳定性也远远优于矿物油,可用作高档次的合成润滑油.试验结果表明用本工艺改善植物油的氧化稳定性和润滑性行之有效.

钢-铜摩擦副自修复锡基半流体脂的摩擦磨损性能研究
2009, 29(3).
[摘要](1114) [PDF 515KB](2233)
摘要:
采用微米级锡粉与Li基脂、VG32号油混合制备出锡基半流体脂,在改进后的MS-800型四球式摩擦磨损试验机上,对锡基半流体脂润滑下的钢-铜摩擦副进行摩擦试验.采用俄歇电子能谱仪分析了铜试样表面的化学组成及其表面元素分布,用扫描电子显微镜分析了锡脂在铜表面形成修复涂层的厚度及其表面形貌,并与传统润滑抗磨剂ZDTP(T-202)、氯化石蜡(T-301)进行对比.结果表明,所研制的活性锡基半流体脂能够在铜试样表面摩擦形成富含单质锡的较厚涂层(约20μm),且减摩抗磨特性良好,比传统的润滑抗磨剂具有更优异的摩擦学性能.

TA2表面磁控溅射CNx/SiC薄膜的纳米压痕与摩擦磨损性能
2009, 29(3).
[摘要](1401) [PDF 528KB](2174)
摘要:
采用室温磁控溅射技术在工业纯钛(TA2)表面制备出氮化碳/碳化硅(CNx/SiC)双层薄膜,SiC为中间层.研究了CNx薄膜的纳米压痕行为和摩擦磨损性能.试验结果表明:CNx薄膜的纳米硬度(H)为15.80 GPa,杨氏弹性模量(E)为130.88 GPa,硬度与弹性模量比值(H/E)为0.121;与φ4mm的氮化硅球对摩,在载荷1.96 N、室温Kokubo人体模拟体液条件下,CNx薄膜的磨损速率为10-6mm3/(m·N)级,摩擦系数约为0.124,磨损后薄膜未出现裂纹和剥落.分析表明,薄膜具有的良好抗磨性能与其H/E高、抗腐蚀性强以及摩擦系统摩擦系数低相一致.

黏度对流固界面滑移影响的试验研究
2009, 29(3).
[摘要](1162) [PDF 650KB](2463)
摘要:
为了研究微纳米间隙下固液界面间流体的流动及输运特性,本文改进了商用的原子力显微镜,并利用其对微纳米间隙下固液界面的边界滑移现象进行了试验研究,重点考察了流体黏度对边界滑移的影响.固体壁面样品采用Si(100)表面,试验液体采用不同黏度的去离子水和蔗糖溶液.结果表明,Si(100)表面与去离子水和蔗糖溶液作用会发生边界滑移,而且随着溶液黏度的升高,滑移长度也随之升高,表现了边界滑移与流体黏度的相关性.所得结果对于微流体输运与控制有重要的理论意义与实际价值.

等离子喷涂Al2O3-13wt.%TiO2涂层在干摩擦条件下的磨损机制转变图
2009, 29(3).
[摘要](1188) [PDF 1033KB](1993)
摘要:
研究了等离子喷涂AlO3-13wt.%TiO2涂层/WC硬质合金在干摩擦条件下,载荷为10~100 N和速度为0.1~0.5 m/s范围内涂层的磨损行为,并通过对涂层磨损表面的显微分析,建立了这种涂层的磨损机制转变图.结果表明:等离子喷涂AlO3-13wt.%TiO2涂层在低载荷低滑动速度条件下,即涂层的磨损率在0.1~1.0 mg/m条件下,磨损机制主要是塑性变形和显微犁削;在中速中载下,即涂层的磨损率在1.0~3.0 mg/m条件下,磨损机制主要是涂层的轻微断裂和颗粒剥落;在高速高载下,即涂层的磨损率在大于3.0 mg/m的条件下,磨损机制主要是涂层的断裂和剥层.

MoS2-Zr复合涂层形貌、结构及摩擦磨损性能研究
2009, 29(3).
[摘要](1165) [PDF 1377KB](2341)
摘要:
采用中频磁控溅射和多弧离子镀相结合的工艺在硬质合金YT15刀片表面制备了MoS2-Zr复合涂层,考察了其形貌、结构和摩擦磨损性能,分析了复合涂层的减摩机理.结果表明,与纯MoS2涂层相比,MoS2-Zr复合涂层的硬度和与基体之间的结合力获得显著提高(纯MoS2涂层的硬度约为4.0 GPa,与基体之间的结合力约为49 N;MdS2-Zr复合涂层的硬度约为10.7 GPa,与基体之间的结合力约为55 N).与45#钢的对摩试验结果表明,MoS2-Zr复合涂层的摩擦系数和磨损率均小于纯MoS2涂层的摩擦系数和磨损率.MoS2-Zr复合涂层与对摩材料之间所形成的转移润滑膜是影响摩擦过程中的摩擦系数的关键因素之一.由于摩擦副间转移膜的存在,涂层和对摩材料的摩擦转变为涂层和转移膜之间的摩擦,从而降低了摩擦系数,提高了材料的耐磨损性能.

紫外辐照对MoS2/酚醛环氧树脂黏结固体润滑涂层摩擦学性能的影响
2009, 29(3).
[摘要](1379) [PDF 743KB](1999)
摘要:
制备了MoS2/酚醛环氧树脂黏结固体润滑涂层,并采用紫外辐照装置进行辐照,考察了紫外辐照对涂层的表面形貌、化学组成以及摩擦学性能的影响.SEM观察发现辐照后涂层表面出现低分子碎片堆积,XPS分析发现辐照后涂层表面O的相对含量显著增加,而C含量明显降低,这说明紫外辐照导致了涂层表面的氧化降解,而氧化作用使得涂层表面的黏结剂发生部分降解.对固体润滑剂MoS2的分析表明,辐照导致MoS2发生部分氧化.辐照后涂层摩擦系数增大,耐磨性降低.

单颗金刚石磨削花岗石中力的离散单元分析及试验验证
2009, 29(3).
[摘要](1112) [PDF 718KB](2199)
摘要:
对花岗石进行了单颗粒金刚石磨削试验.通过测量磨削力对单颗金刚石磨粒所承受的平均法向力和切向力进行了研究,讨论了主轴转速和单颗磨粒最大切削厚度与磨削力的关系.利用离散单元方法(DEM)构造了2种不同的花岗石数字模型,在此基础上对单颗磨粒磨削进行了模拟分析,分析结果与试验结果基本吻合.

水泵水润滑导轴承耐久性研究
2009, 29(3).
[摘要](1290) [PDF 693KB](2542)
摘要:
水泵水润滑导轴承的耐久性主要取决于轴瓦材料的耐磨性.以常用的橡胶导轴承为例,分析了轴瓦磨损速率的影响因素及影响规律,建立了轴瓦磨损速率的计算公式.以某泵站为例,确定了导轴承橡胶轴瓦磨损速率各个影响因素的取值范围及概率密度函数,建立了基于可靠度的导轴承耐久性理论,计算了基于可靠度的水润滑橡胶导轴承的运行寿命.结果表明:水体含沙量对橡胶轴瓦磨损速率影响较大.橡胶导轴承采用清水润滑时,具有95%可靠度的运行寿命为4.2 a;而采用含沙量为0.15%的河水润滑时,具有95%可靠度的运行寿命仅为0.5 a.研究结果对合理确定水润滑导轴承的润滑介质和检修周期,提高其可靠耐久性具有重要意义.

四种合成油微动磨损性能比较研究
2009, 29(3).
[摘要](1421) [PDF 897KB](1958)
摘要:
本文对GCr15钢/45#钢摩擦副在聚醚、合成酯、聚α-烯烃和硅油润滑下的切向微动磨损性能进行了实验研究.结果表明:在微动滑移区,与干摩擦相比,不同合成油润滑下的摩擦系数和磨损降低幅度不同.极性聚醚和合成酯形成的边界吸附膜使微动的摩擦系数比聚α-烯烃和硅油低;硅油表面张力小且黏压系数最低,形成的油膜最薄且更易在摩擦表面微裂纹中渗透,导致较大的稳态摩擦系数和磨损;聚α-烯烃润滑下微动初期形成的白层有助于降低磨损.

激光加工多孔气体端面密封的静压性能研究
2009, 29(3).
[摘要](1596) [PDF 576KB](2367)
摘要:
采用有限元方法求解二维气体雷诺方程,研究激光加工多孔端面气体润滑密封的静压性能.主要分析了密封端面的微孔面积比Sp、开孔比γ、无量纲孔深ε和密封压力Po对开启力增幅△Pav、泄漏量Q、开漏比E、刚漏比Ek等密封性能参数的影响规律,结果表明,当Sp=0.65,γ=0.6,ε=3.0时可确保密封在静压条件下具有优异的性价比.研究结果为密封的优化设计提供了依据.

纳米二氧化硅的表面处理对纳米二氧化硅改性氰酸酯树脂摩擦学性能的影响
2009, 29(3).
[摘要](1446) [PDF 656KB](2047)
摘要:
采用模塑成型法制备氰酸酯树脂(CE)/纳米二氧化硅(nano-SiO2)复合材料,通过磨损率和摩擦系数测试、扫描电子显微镜(SEM)表征,分别考察了nano-SiO2及其经两种偶联剂KH-560和SEA-171表面处理后对CE摩擦学性能的影响.测试结果表明,经偶联剂表面处理后的nano-SiO2能够更加有效地改善CE的摩擦磨损性能,两种偶联剂相比,SEA-171的改性效果较好.SEM分析表明,不同性质的nano-SiO2形成的复合材料,其磨损方式主要表现为磨粒磨损,黏着磨损则随着nano-SiO2未表面处理、KH-560和SEA-171分别表面处理的顺序依此减轻.

金属轧制过程辊缝非稳态混合润滑特性研究
2009, 29(3).
[摘要](1497) [PDF 301KB](2456)
摘要:
根据Tsao和Sargent的混合润滑假设,建立了板带轧制时混合润滑状态下的非稳态润滑基本模型.系统分析了非稳态混合润滑状态下,基于正弦后张应力输入时,摩擦应力、压应力随时间和表面粗糙度变化的分布情况,以及基于某一压下率下在不同时刻表面粗糙度对摩擦应力、压应力分布的影响.结果表明:在较大的后张应力情形下,工作区中的压应力对表面粗糙度非常敏感,且随着表面粗糙度的增加相应增加;当后张应力减小时,压应力对表面粗糙度的敏感度下降.表面粗糙度对工作区中摩擦应力的分布有较大影响,当有较大后张应力输入时,辊缝间压应力相应较低,此时摩擦应力大小分布对表面粗糙度非常敏感,且随着表面粗糙度的增加而增加.与后张应力相比,表面粗糙度对摩擦应力的影响更为显著.

碳化钨几何形状对碳化钨增强镍基合金火焰喷涂涂层的摩擦性能影响
2009, 29(3).
[摘要](1352) [PDF 932KB](2275)
摘要:
采用火焰喷涂/重熔(Flame spray/fusion)技术,制备碳化钨(20wt%)增强镍基合金涂层,其中碳化钨采用不同几何形状,探讨碳化钨几何形状对涂层显微组织、组成相、微硬度以及摩擦磨损性能的影响.结果显示,碳化钨几何形状的确是影响各项性能的重大因素,就抗磨损性能而言,大直径的圆形碳化钨增强效果最佳,而小直径的圆形碳化钨增强效果最差.

新型无硫磷含氮杂环化合物的制备及其摩擦学特性
2009, 29(3).
[摘要](1470) [PDF 862KB](2071)
摘要:
合成了一种新型不含硫、磷的氮杂环化合物润滑油添加剂,二[(喹唑啉-4-酮)-N-亚甲基]正十二胺(DQMD),考察了其热稳定性和抗腐蚀性能,通过四球试验机和万能摩擦磨损试验机评价了其在液体石蜡中的摩擦磨损性能,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)观察分析了磨损表面形貌及典型元素的化学状态.结果表明:所合成的添加剂具有良好的热稳定性、抗腐蚀性能和极压抗磨减摩性能.这归因于含添加剂的液体石蜡在摩擦过程中发生摩擦化学反应并生成由氧化亚铁/氧化铁、有机氮化物和含氮金属配合物等组成的混合边界润滑膜.

石油防砂割缝筛管的冲蚀磨损性能研究
2009, 29(3).
[摘要](1191) [PDF 663KB](2184)
摘要:
以直径为0.1~0.6 mm的石英砂为磨料,黏度为10 mPa·s的原油为携砂液,在自制的冲蚀磨损试验装置上研究了含砂原油对石油防砂割缝筛管的冲蚀磨损性能,采用LW200-4CS数码倒置金相显微镜观测了筛管缝口表面的冲蚀磨损形貌;利用曲线拟合方法建立了割缝筛管冲蚀磨损率与原油流速、砂粒直径、砂粒浓度、冲蚀角之间关系的数学模型.结果表明:筛管的冲蚀磨损率随含砂原油流速的增加而成指数关系增加;开始时随着原油中所携带砂粒直径和浓度的增加,筛管的冲蚀磨损率增加,达到一定数值后砂粒直径和浓度再增加,割缝筛管的冲蚀磨损率反而降低;随着冲蚀角的增大,割缝筛管的冲蚀磨损率增加,在冲蚀角为90°时达到最大,这种现象不同于塑性材料的冲蚀磨损机理;所建立的数学模型与试验结果较吻合.

超微细磷酸锰转化涂层摩擦磨损性能研究
2009, 29(3).
[摘要](1476) [PDF 695KB](2281)
摘要:
采用新型磷化处理工艺在20Cr钢表面制备了超微细磷酸锰转化涂层.浸油润滑条件下,采用MMW-1P型立式万能摩擦磨损试验机评价了转化涂层的摩擦学性能,并用SEM和EDX表征转化涂层表面及磨损表面的形貌和成分,用XRD分析转化涂层的相结构.结果表明,钢表面超微细磷酸锰转化涂层由Mn3(PO4)2·3H2O组成,同时存在少量Mn3(PO4)12·10H2O和(Fe,Mn)2(PO4)(OH);磷化晶粒的尺寸约为0.2~0.5μm;涂层表面孔隙的储油特性有利于改善其摩擦学性能;浸油润滑条件下,钢表面的超微细磷酸锰转化涂层具有明显的减摩与耐磨效果.

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