2009年29卷5期

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倾斜仿生刚毛的设计?制备及黏附性能研究
刘 彬, 张 昊, 郭东杰, 戴振东
2009, 29(5):393-398.
[摘要](1207) [PDF 703KB](2505)
摘要:
依据JKR理论,从几何仿生角度出发设计并制备了2种具有斜截面的倾斜人工刚毛.理论计算表明:刚毛支杆倾斜20°,斜截面为45°时,刚毛具有较为理想的黏附性能,且具有这种结构的刚毛可便利地调控吸附和脱附.利用微摩擦试验机测试了人工刚毛表面的黏附性能,结果表明:在无滑移的平面接触下,刚毛阵列的黏附力随法向载荷增加而增大,当法向载荷超过一定值后,黏附力增加缓慢并趋于饱和;法向载荷为30mN时,刚毛无滑移卸载所产生黏附强度约为2.4kPa,略高于逆向滑移后卸载所产生的黏附强度2.2kPa,而正向滑移后卸载所产生的最大黏附强度较逆向滑移后卸载有明显增加,达3.1kPa,增加了近41%;短距离的滑移可增加黏附力,但随着滑移距离加大,黏附力随之下降.

碳化?氮化与碳氮化对316LVM不锈钢微动腐蚀磨损性能的影响
刘 静, 钱林茂, 董汉山, JosephBuhagiar
2009, 29(5):399-404.
[摘要](1259) [PDF 1026KB](1840)
摘要:
采用液压伺服微动试验机,在模拟体液中试验研究了430℃渗氮?430℃氮碳共渗与500℃渗碳等3种表面改性工艺对医用奥氏体不锈钢316LVM微动腐蚀磨损性能的影响.结果表明,3种工艺均可在奥氏体不锈钢表面形成扩展奥氏体相“S相”,明显地提高基体硬度和弹性模量,进而改善其微动腐蚀磨损性能.在本文试验条件下,430℃氮碳共渗样品的耐微动腐蚀磨损性能最好,是医用奥氏体不锈钢316LVM抗微动磨损性能最优的表面改性工艺.

摩擦耦合变形条件下奥氏体不锈钢的摩擦学性能研究
薛宗玉, 周 升, 韦习成
2009, 29(5):405-411.
[摘要](1191) [PDF 1658KB](1970)
摘要:
利用自制的摩擦耦合变形试验装置,对SUS304亚稳奥氏体不锈钢带在摩擦耦合变形条件下与淬火回火DC53冷作模具钢的往复摩擦性能进行了研究,分析了带试样的塑性变形规律及相变特征,并对其磨损形貌进行了SEM观察.结果表明,摩擦系数随载荷的增加呈现先增后减的特点;摩擦系数随滑动速率的增加而减小,且所有试验条件下的摩擦系数均随试验进程表现出先减小后趋于稳定的规律.不锈钢试样在试验过程中的变形量与时间之间存在对数函数关系,且其摩擦中心区域的塑性变形大于端部变形量,其磨损机理以黏着磨损和磨粒磨损为主.该研究对亚稳奥氏体不锈钢在实际加工成形过程中的工艺优化具有一定的指导意义

包覆型纳米CeO2@SiO2复合磨料的制备?表征及其抛光性能
隆仁伟, 陈 杨, 赵晓兵, 陈志刚
2009, 29(5):412-417.
[摘要](1267) [PDF 784KB](2452)
摘要:
以无水乙醇为溶剂,氨水为催化剂,利用正硅酸乙酯(TEOS)水解,并在500℃下煅烧1h,制备了SiO2 粉体.将SiO2粉体作为内核浸渍到以硝酸亚铈?乙酰丙酮和正丙醇为原料制备的铈溶胶中,得到包覆型CeO2@SiO2复合粉体.利用XRD?SEM?TEM和FT-IR等测试手段,对所制备样品的物相结构?形貌?粒径大小?团聚情况进行表征.将所制备的包覆型CeO2@SiO2复合粉体配制成抛光浆料用于砷化镓晶片的化学机械抛光,用原子力显微镜 (AFM)观察抛光表面的微观形貌,测量表面粗糙度.结果表明,采用浸渍工艺成功制备出单分散球形,粒径在400~450nm,负载均匀的包覆型CeO2@SiO2复合粉体.复合粉体中CeO2的包覆量随着铈溶胶中铈离子浓度的升高而增大.经包覆型CeO2@SiO2复合磨料抛光后的砷化镓晶片表面的微观起伏更趋于平缓,在1μm×1μm范围内表面粗糙度Ra值为0.819nm,获得了具有亚纳米量级粗糙度的抛光表面

液体黏性调速起动瞬态过程数值模拟研究
孟庆睿, 侯友夫
2009, 29(5):418-424.
[摘要](1097) [PDF 1052KB](1721)
摘要:
为揭示油膜挤压效应对液体黏性调速起动过程的影响,本文采用有限元素法联立求解修正瞬态雷诺方程?能量方程?润滑油黏温方程等对调速起动过程进行数值模拟研究.结果表明由于油膜在调速起动过程中逐渐减薄,挤压效应对油膜承载力产生较大的影响,但在起动过程的不同阶段其影响不同.在起动过程开始阶段,油膜挤压效应的影响较小,随着油膜的减薄,挤压效应对油膜承载力的影响越来越显著.调速起动试验验证了这一结果的正确性

TC4(Ti-6Al-4V)氧化膜在生理介质中的摩擦电化学行为
翟文杰, 朱宝全, 刘莲芳
2009, 29(5):425-431.
[摘要](1163) [PDF 1102KB](1889)
摘要:
应用阳极氧化和微弧氧化的方法分别制作了TC4(TI-6AL-4V)表面氧化膜,分别在0.9% NACL溶液和模拟人工体液中以PTFE盘作摩擦偶件,在圆平动盘销式摩擦磨损试验机进行摩擦电化学试验,获得了对应的摩擦系数,采用三电极体系得到摩擦电化学特性曲线.结果表明,静态时微弧氧化膜耐蚀性比阳极氧化膜提高了近2个数量级;与基体相比,TC4的阳极氧化膜的耐蚀性增强,摩擦系数降低,处理电压越高,摩擦系数越小;虽然TC4的微弧氧化膜的耐腐蚀性能均较阳极氧化膜有大幅度提高,但摩擦系数均较未处理的TC4的摩擦系数大,其中处理时间为20MIN的微弧氧化膜表现出良好的耐蚀和摩擦性能,通过对磨损试件的SEM形貌对比解释了微弧氧化膜摩擦系数较大的原因,这与膜层表面粗糙度和微孔孔径大小有关.

镁合金表面磁控溅射CNx/SiC/Ti多层膜的摩擦磨损性能
许晓静, 夏登福, 卓刘成, 郝欣妮, 宗 亮
2009, 29(5):432-436.
[摘要](1227) [PDF 569KB](1897)
摘要:
采用室温磁控溅射技术在镁合金(AZ91D)表面制备了CNx/SiC/Ti(氮化碳/碳化硅/钛)多层膜(SiC?Ti为中间层),研究了CNx薄膜的纳米压痕行为和摩擦磨损性能.结果表明:CNx薄膜具有低的纳米硬度(6.67GPa)?低的弹性模量(54.68GPa)和高的硬度与弹性模量比值(0.122);在以氮化硅球为对摩副的室温干摩擦条件下摩擦系数约为0.162,磨损率在10-6mm3/(m?N)级,薄膜经长时间(3.5h)磨损后未出现裂纹和剥落.分析表明,摩擦化学和硬度与弹性模量比值对摩擦系数和磨损率有重要影响.

NbSe2纳米材料的合成及减摩性能研究
李长生, 张 伟, 刘艳清, 余运明
2009, 29(5):437-441.
[摘要](1254) [PDF 952KB](1727)
摘要:
将Se粉和Nb粉按一定的比例混合,然后密封在石英管中或压成片状后密封于石英管中,加热到一定温度,分别获得了NbSe2纳米纤维和NbSe2纳米颗粒.采用X射线衍射仪(XRD)?透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对所得产物进行了表征,分析了其微观形貌;采用MS-T3000摩擦磨损试验机测定了纳米颗粒作为基础润滑油N40添加剂的摩擦学性能.结果表明,制备的纳米纤维直径100~200nm,纳米颗粒直径40~300nm,二者都具有层状结构和良好的结晶性;NbSe2纳米颗粒作为润滑油添加剂具有明显优于基础润滑油的极压减摩性能;同纳米纤维相比,纳米颗粒的减摩性能较好

Mo/Al2O3复合材料的耐磨性
余大江, 常 春, 刘俊涛, 姜 江
2009, 29(5):442-446.
[摘要](1079) [PDF 932KB](1763)
摘要:
无压烧结制备了不同组分的Mo/Al2O3复合材料样品,对样品的磨损行为和磨损机理进行了研究,并用电子探针分析了其磨损形貌.结果表明:Mo/Al23O33 复合材料的磨损率随Mo含量的增加呈上升趋势,在30vol.% Mo时出现峰值;摩擦系数随着Mo含量的增加而增大,20vol.% Mo样品的摩擦系数较小;Mo含量不超过60%时,当出现Mo的连续相或者Al2O3的连续相时复合材料表现出较好的耐磨性;Mo含量较低时磨损机理表现为脆性脱落,而Mo含量较高时材料的磨损机理主要为磨粒磨损

钢基铝镀层陶瓷氧化膜的摩擦磨损特性研究
丁志敏, 王树娟, 沈长斌, 陈凯敏, 高 宏, 李宝良
2009, 29(5):447-451.
[摘要](1035) [PDF 878KB](1686)
摘要:
对Q235钢表面铝镀层进行不同时间的微弧氧化处理从而在铝镀层表面获得不同厚度的陶瓷氧化膜.采用 硬度测试仪?摩擦磨损试验机和扫描电子显微镜分别研究了氧化时间对陶瓷氧化膜厚度?表面硬度?摩擦磨损特性以及磨损试验后的磨痕形貌和微观结构的影响规律.结果表明:随微弧氧化时间的延长,铝镀层陶瓷氧化膜的厚度和硬度迅速增加,经微弧氧化处理30min后铝镀层的表面硬度较处理前增加了近7倍;在干摩擦条件下,铝镀层陶瓷氧化膜的磨痕宽度和磨损体积随微弧氧化时间的延长逐渐减小,而摩擦系数逐渐下降,表明耐磨性随微弧氧化时间的延长逐渐提高.铝镀层的磨损形式为表面压溃和锉削式磨粒磨损,处理时间为20min和30min的磨损形式为低应力擦伤性磨粒磨损,而处理10min的磨损形式介于上述二者之间

电感式磨粒传感器中铁磁质磨粒的磁特性研究
范红波, 张英堂, 李志宁, 任国全
2009, 29(5):452-457.
[摘要](1431) [PDF 615KB](1905)
摘要:
在电感式磨粒传感器中,铁磁质磨粒主要通过磁化作用改变传感器线圈的磁场分布,进而改变线圈的等效电感.建立了线圈中含有铁磁质磨粒时的磁场模型,得出了磨粒磁化场关于退磁因子的磁感应强度表达式.以球磨粒为例,通过计算球磨粒磁化场,得到球磨粒引起线圈电感变化率的解析式,并用有限元法计算了线圈的磁场,分析后发现:理论计算解与数值分析解相符,所建模型可以反映客观实际;磨粒的磁化强度由其磁导率和退磁因子共同决定,球磨粒的磁化强度可近似认为与磁导率无关;球磨粒引起的传感器线圈电感变化率随线圈单位长度上匝数的增加而减小,并趋向于一极限值;传感器线圈的电感变化率与球磨粒半径的三次方成正比,球磨粒半径在100μm以内,电感变化率在10-7数量级.本研究结论可为电感式磨粒传感器的设计提供理论指导

新型C/C-Cu复合滑动导电材料电摩擦磨损行为研究
杨 琳, 易茂中, 冉丽萍
2009, 29(5):458-463.
[摘要](1507) [PDF 1098KB](2000)
摘要:
采用无压熔渗工艺制备一种新型的具有自润滑耐磨性能的炭纤维整体织物/炭-铜(C/C-Cu)复合材料,在改装的MM-2000型环-块摩擦磨损试验机上考察其载流摩擦磨损性能,探讨外加直流电对摩擦磨损行为的影响并分析其作用机理.结果表明:电流方向决定了复合材料摩擦面磨屑层存在与否,对摩擦系数有较大影响.正接条件下复合材料的摩擦系数和磨损率高于负接条件下.电流强度对C/C-Cu复合材料磨损率影响较为显著.随电流强度增大,磨损率增大,磨损机制由犁削磨损向黏着磨损转变.摩擦系数随电流强度的增大先升高后降低.

原子氧辐照对填充聚酰亚胺复合材料结构和摩擦学性能的影响
杨景锋, 裴先强, 王廷梅, 王齐华
2009, 29(5):464-468.
[摘要](1217) [PDF 1007KB](1874)
摘要:
采用热压成型制备了固体润滑剂填充改性的聚酰亚胺(PI)复合材料,用一定剂量的原子氧对改性的PI复合材料表面进行辐照处理.利用X-射线光电子能谱仪(XPS)和傅里叶红外光谱仪(FTIR-ATR)分析了辐照前后PI复合材料的结构变化,并采用UMT摩擦磨损试验机评价了原子氧辐照前后改性PI复合材料的摩擦学性能,最后用扫描电子显微镜(SEM)分析了PI复合材料的磨损表面.结果表明:原子氧辐照后PI复合材料的树脂以及填充相发生了一定程度的氧化,其表面树脂分子链发生了部分断裂和降解,表面粗糙?碎屑增多,导致复合材料的摩擦系数增大,摩擦学性能下降,辐照前后复合材料的磨损机理发生了变化,辐照前复合材料主要表现为黏着磨损,辐射后表现为轻微犁削和磨粒磨损

典型磨损情况下的内燃机性能退化预测
孟祥慧, 谢友柏, 戴旭东
2009, 29(5):469-474.
[摘要](1055) [PDF 941KB](1815)
摘要:
通过内燃机热力学建模,考察了两类典型的磨损情况对整机性能的影响:一类是由于磨损和变形而引起的气门间隙变化(进而导致气门升程变化),另一类是由于缸套-活塞组件之间的磨损而引起的漏气间隙变化.通过分析可知,发动机在运行中的磨损等结构退化现象使发动机的性能大幅下降.因此,应当在设计阶段通过抗磨损的摩擦学设计等手段,延长关键部件的正常工作寿命

激光毛化微凸形模具钢表面摩擦磨损性能研究
符永宏, 李成冬, 华希俊, 米 涛, 倪 健
2009, 29(5):475-480.
[摘要](1365) [PDF 591KB](2050)
摘要:
采用调Q灯泵浦YAG激光器,对模具钢试件表面进行了不同尺寸和分布的微凸体形貌激光毛化加工.在UMT-Ⅱ型多功能摩擦磨损试验机上,进行了模具钢试件不同激光毛化表面形貌之间以及与光滑模具钢试件的摩擦磨损性能对比试验研究.结果表明:在模拟冷冲拉延模具低速重载的工况条件下,不同激光毛化微凸体形貌模具钢在摩擦系数和体积磨损量存在一定的差异,且与未毛化模具钢试样相比,其摩擦系数变大,体积磨损量减小.随着微凸体直径?间距的增大,模具钢表面摩擦系数相应减小,体积磨损量亦逐渐减小.说明激光毛化技术可用于优化模具复杂型面的摩擦特性.

人工膝关节模拟试验机及其生物摩擦学性能评价研究进展
李 锋, 李元超, 王成焘
2009, 29(5):481-488.
[摘要](1423) [PDF 708KB](2140)
摘要:
人工膝关节生物摩擦学模拟试验是在设计和制造阶段评价人工膝关节假体的主要方法.本文介绍了球面接触型、假体力和运动直接控制型及膝关节肌肉力重建型三类人工膝关节模拟试验机及其对应生物摩擦学研究现状,讨论了三类人工膝关节生物摩擦学试验的要求和特点,详细说明了现有人工膝关节生物摩擦学试验和测试标准,指出今后还需增加动物活体试验方式,扩大模拟人体运动测量范围,并应加强多因素同时作用下人工膝关节磨损机理研究,制定统一的人工膝关节生物摩擦学试验标准.

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