2011年31卷2期

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倾斜微孔端面气体密封的动压特性研究
柏林清, 白少先, 彭旭东, 孟祥铠, 李纪云
2011, 31(2):97-103.
[摘要](1685) [PDF 3739KB](1252)
摘要:
为提高多孔端面气体密封的动压特性, 提出 1种双列倾斜椭圆微孔端面密封结构. 基于气体润滑理论模 型, 采用数值方法分析了操作参数和微孔几何参数对密封泄漏率和开启力的影响规律, 探讨了倾斜微孔的上、 下游 泵送作用对气体密封动压特性的作用机理. 结果表明: 与单列倾斜微孔端面气体密封相比, 双列倾斜微孔端面气体 密封可使动压开启力显著增加, 低压侧微孔环带可将下游流体沿微孔倾斜方向向上游泵送, 使得泄漏率显著降低, 气体密封动压效应明显增强; 密封动压性能受反向开孔比、 微孔倾角、 面积比和孔深等几何参数的影响, 本文给出了 这些参数的优化取值范围.

人牙釉质在柠檬酸介质中的摩擦磨损行为研究
黄 欢, 郑 靖, 钱林茂
2011, 31(2):104-109.
[摘要](1689) [PDF 4072KB](1234)
摘要:
采用往复滑动摩擦磨损试验台,以TC4钛合金球为摩擦偶件,考察了人牙釉质在pH为3.2的柠檬酸介质中的摩擦磨损行为,并与人工唾液介质中的结果进行对比。结果表明:牙釉质在不同介质中的摩擦磨损行为存在显著差异。在柠檬酸介质中,鉴于柠檬酸对牙釉质表面的酸蚀软化和脱矿作用,牙釉质的摩擦系数低于人工唾液介质,但伴随显著波动,磨损机制以黏着剥落为主,磨损体积随循环次数增加几乎呈线性增长,磨损量明显大于人工唾液介质。

乙醇润滑下Ti3AlC2的摩擦磨损性能
江凤, 任书芳, 孟军虎, 吕晋军
2011, 31(2):110-113.
[摘要](1511) [PDF 2287KB](1244)
摘要:
采用SRV摩擦磨损试验机评价了Ti3AlC2在干摩擦以及水和乙醇润滑条件下的摩擦磨损性能,分析了Ti3AlC2磨损表面形貌和化学组成,简要讨论了水和乙醇的黏度对其润滑性能的影响。结果表明:在干摩擦和水润滑条件下,Ti3AlC2/Si3N4、Ti3AlC2/Al2O3和Ti3AlC2/GCr15钢3种摩擦副的耐磨性能较差,而在乙醇润滑条件下,由于乙醇可抑制Ti3AlC2的晶粒拔出、断裂以及偶件材料向Ti3AlC2的转移,从而导致3种摩擦副的耐磨性能优异。

环境因素对步进摩擦系数的影响
贾利晓, 张永振, 牛永平, 杜三明, 李 健
2011, 31(2):114-117.
[摘要](1466) [PDF 2174KB](1242)
摘要:
为了减少滑摔事故的发生率,结合常见的步进摩擦配副材料和工况条件,采用Mark II止滑试验机研究了环境因素对步进摩擦系数的影响。结果表明:单一因素和因素间的相互作用对步进摩擦系数都有影响。在所有影响因素中,试验条件的影响最显著。干态下的摩擦系数最大,油态下的摩擦系数最小,且接近于零,其他几种润滑态的摩擦系数区别不大。因素之间的相互作用表明当试验条件一定时,上下试样的摩擦系数基本保持相同的变化趋势,但此规律会随试验条件的改变而发生变化。摩擦系数的变化归因于材料的表面特性和液体的润滑效应。

水溶性纳米二氧化硅添加剂的制备及摩擦学性能研究
王建华, 宋敏, 李金龙, 王晓波
2011, 31(2):118-123.
[摘要](1678) [PDF 3565KB](1384)
摘要:
本文制备了不同粒径的水溶性纳米二氧化硅,用TEM和XRD对其形貌进行了表征,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机研究了其作为水基添加剂的摩擦学性能。通过SEM和XPS对磨斑表面进行了分析,简单探讨了摩擦机理。结果表明,小颗粒水溶性纳米二氧化硅作为水基添加剂是具有良好的抗磨减摩性能和极压性能,摩擦过程中形成的沉积膜起到了非常重要的作用。

11Mo4Cr2V/42CrMo系统摩擦副材料磨损行为的研究
刘芳, 周科朝, 李志友
2011, 31(2):124-130.
[摘要](1448) [PDF 4250KB](1120)
摘要:
研究了干摩擦状态下11Mo4Cr2V/42CrMo系统摩擦副材料的摩擦磨损性能和磨损机理。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪和摩擦磨损试验进行分析,结果表明:干摩擦120 min后,11Mo4Cr2V材料的比磨损量小,仅为2.096?10-15kg?m-1?N-1,材料的耐磨性能较好;摩擦系统中2种摩擦副材料的比磨损量非常接近,匹配效果很好;11Mo4Cr2V材料的磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损的共同作用,42CrMo材料的磨损机理以磨粒磨损为主,伴随轻微的黏着磨损;42CrMo对偶材料的硬度高于11Mo4Cr2V材料的硬度,因此磨损程度较低。

钛基片的化学机械抛光技术研究
戴媛静, 裴惠芳, 潘国顺, 刘岩
2011, 31(2):131-136.
[摘要](1572) [PDF 3351KB](1380)
摘要:
采用化学机械抛光(CMP)方法对钛基片进行纳米级平坦化处理,通过系列抛光试验优化抛光液组成和抛光工艺条件后,得到AFM-Ra为0.159 nm的纳米级抛光表面和156.5 nm/min的抛光速率。抛光液的电化学分析结果表明:二氧化硅颗粒和乳酸在钛表面有不同程度的吸附缓蚀作用,氨水和F-的络合、扩散作用能破坏缓蚀膜层,两者的中间平衡状态才能得到最佳抛光效果。抛光后钛表层XPS测试结果显示钛表层经过化学氧化形成疏松氧化层后,再通过磨粒和抛光垫的机械作用去除。

微造型表面上气穴发生机理初步研究
孟凡明, 王战江
2011, 31(2):137-143.
[摘要](1790) [PDF 3924KB](1412)
摘要:
利用扩展的气穴方程初步研究了微造型表面上气穴发生的机理。使用连续卷积快速傅里叶变换(CC-FFT)求解表面的弹性变形,同时验证计算程序的有效性。数值结果表明:气穴易在微造型的几何形状发散处发生;气穴的发生与微造型的幅值和位置密切相关。较大的流场长宽比会使气穴区宽度增加;气穴化的面积会随着微造型幅值的增大而减小,但最终趋于稳定值。

水分散性纳米级二硫化钼的制备及其摩擦学性能评价
孟庆娟, 张晟卯, 余来贵, 吴志申, 张治军
2011, 31(2):144-149.
[摘要](1997) [PDF 3278KB](1869)
摘要:
采用乙二醇作为还原剂和溶剂,以自制的四硫代钼酸铵(ATTM)为原料制备了水分散性纳米级二硫化钼;采用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及X射线光电子能谱仪(XPS)表征了产物的结构;采用四球摩擦磨损试验机测定了其水分散体系的摩擦学性能,同时利用扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)分析了钢球磨斑表面形貌和元素组成。结果表明:所制备的二硫化钼呈纳米级球形微粒,在水及乙醇中的分散性良好,并能显著改善水的减摩抗磨性能;作为水基添加剂具有很好的摩擦学应用前景。

石墨烯改性聚苯硫醚涂层的摩擦学行为
潘炳力, 邢雅丽, 刘敬超, 刘金龙, 赵 菁, 张玉清, 张永振
2011, 31(2):150-155.
[摘要](1705) [PDF 4056KB](1921)
摘要:
采用氧化-分散-还原法制备亲有机性的石墨烯,X射线衍射分析表明获得预期产物. 采用喷涂法制备了聚苯硫醚(PPS)/聚四氟蜡/石墨烯复合涂层,摩擦学性能测试结果表明复合涂层的摩擦系数低于纯PPS涂层,而抗磨寿命明显高于纯PPS涂层,石墨烯的最佳添加量为0.8 Phr(g/100g). 纯PPS涂层的磨损形式为严重的黏着磨损,而复合涂层以磨粒磨损为主,当石墨烯含量较高时出现疲劳磨损. 纯PPS涂层的对偶环表面呈现厚而不连续的转移膜且存在较多垂直滑动方向的裂纹,而复合涂层的对偶环形成均匀坚韧的转移膜,转移膜的形貌与涂层的摩擦学性能相对应.

硅基表面稀土改性碳纳米管/氨基硅烷自组装复合膜的摩擦磨损性能
孙志永, 程先华
2011, 31(2):156-160.
[摘要](1733) [PDF 2884KB](1472)
摘要:
配置稀土溶液对碳纳米管进行表面改性,采用自组装膜技术在单晶硅表面制备了稀土改性碳纳米管复合薄膜,考察了其表面形貌、化学组成和摩擦学性能。扫描电子显微镜观察发现单晶硅表面附着了大量不规则排列碳纳米管,X射线光电子能谱仪分析发现稀土元素与薄膜表面的磷酸基发生了化学反应,从而使碳纳米管组装到基片表面。UMT-2MT摩擦试验机测试结果表明在给定的试验条件下,复合薄膜的摩擦系数较低,随载荷和速度的增加变化不大。由于稀土改性碳纳米管复合薄膜的存在,与未处理碳纳米管复合薄膜、硅烷薄膜相比,基片表面摩擦系数显著降低,并表现出了优异的耐磨性及摩擦稳定性。

乳胶粒化学改性酚醛树脂合成闸片的制动性能研究
王海庆, 吴行阳, 周广荣, 丛培红
2011, 31(2):161-168.
[摘要](1693) [PDF 4511KB](1679)
摘要:
采用自制的环保型乳胶粒化学改性酚醛树脂为粘结剂制备了和谐号电力机车用轮装式有机合成闸片,参照欧洲标准UIC 541-3: 2006和我国铁道部标准TB/T 3118-2005规定的试验程序,在铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站进行了闸片的制动性能试验(最高速度200 km/h时制动闸片中心线速度为41.8 m/s)。试验结果表明该闸片在不同初始速度干燥条件下的平均摩擦系数在0.29 ~ 0.57,静摩擦系数平均值为0.47,36闸后的磨损率约为0.2 cm3/MJ,满足UIC 541-3: 2006中规定的指标。表面形貌观察发现制动试验后闸片无开裂、掉渣、塌边和皴裂等现象,红外分析发现闸片摩擦表面化学结构与基体基本一致,粘结剂未发生明显摩擦化学反应。该闸片在和谐号电力机车的制动中将有广阔的应用前景.

新型复配极压剂的摩擦磨损性能及对铜带冷轧润滑效果的影响
熊孝经, 孙建林, 王冰, 朱广平
2011, 31(2):169-174.
[摘要](1368) [PDF 3504KB](1370)
摘要:
利用正交实验设计考察了EAK、SCO和T304作为极压添加剂在铜板带冷轧乳液中的综合摩擦学性能,分析影响基础油极压抗磨性能的主要因素;研究不同类型的添加剂复配后的协同润滑特征,优选了最佳的复配比例,并通过轧制试验研究极压剂复配体系的工艺润滑效果。结果表明:影响基础油极压抗磨性能因素大小顺序为EAK>SCO>T304;硫系添加剂SCO和磷系添加剂EAK复配,可以有效提高润滑油的油膜承载能力和极压抗磨性能,当两者添加比例为6:1时复配体系协同作用效果最佳;以EAK-SCO体系配制的乳化液能有效减少轧制过程的摩擦,降低轧制能耗,铜带轧后表面十分光洁平整,因此在铜板带轧制润滑中具有良好的应用前景。

MPIIID制备TiAlN涂层的高温抗氧化及摩擦性能
解志文, 王浪平, 王小峰, 闫久春, 黄磊, 陆洋
2011, 31(2):175-180.
[摘要](1545) [PDF 3402KB](1492)
摘要:
采用多源等离子体注入与沉积(MPIIID)装置制备了不同Al含量的TiAlN涂层,利用X射线能谱仪(EDX)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、纳米探针和摩擦试验对涂层的组成以及高温抗氧化和摩擦性能进行分析。结果表明:Al元素的加入明显提高了涂层的高温抗氧化能力,生成的Al2O3能有效地抑制氧的扩散;当Al的质量百分数为6.18%时,涂层硬度最高,约为38GPa,涂层具有良好的摩擦磨损特性。

CrN基复合薄膜的结构及摩擦磨损性能研究
张广安, 王立平, 刘千喜, 薛群基
2011, 31(2):181-186.
[摘要](1788) [PDF 3259KB](1426)
摘要:
采用反应磁控溅射法制备了CrN、CrSiN与CrAlN复合薄膜,分析了复合薄膜的微观结构,并考察了3类薄膜的摩擦磨损性能。结果表明:所制备的薄膜晶体结构没有随着Si或Al的加入发生转变,仍然为面心立方结构。CrAlN复合薄膜为合金复合薄膜,其中Al以置换方式固溶于CrN中,取代了一部分Cr原子,形成固溶体;CrSiN复合薄膜为晶态CrN与非晶态Si3N4组成纳米复合结构。复合薄膜结构致密且硬度较CrN大幅提高,在摩擦磨损过程中具有较强的抗形变能力,能够有效阻止裂纹,抗摩擦磨损性能较CrN薄膜均有不同程度的提高。

高校既有建筑地面抗滑性能试验研究
王柏生, 张向辉
2011, 31(2):187-193.
[摘要](1681) [PDF 3688KB](1284)
摘要:
在滑倒摔伤事故中地面光滑是1个关键因素,以往许多研究都是在实验室内进行的,而本研究是用建筑地面抗滑性能测定仪对大学校园的干燥和潮湿2种地面条件进行了实地检测,考虑了不同湿水时间、不同测试方向以及橡胶机械磨损对地面摩擦系数的影响。通过对某食堂地面的测定来说明不同测试位置对地面摩擦的影响,并比较了潮湿条件下的摩擦损失值。为了确定静摩擦系数和动摩擦系数可能的相关性,对所测得的数据进行了线性回归分析。

润滑剂中微纳米润滑材料的研究现状
张博, 徐滨士, 许一, 张保森
2011, 31(2):194-204.
[摘要](1992) [PDF 5609KB](1968)
摘要:
随着纳米技术的发展,微纳米润滑材料在润滑剂中已得到广泛的应用。本文对润滑剂中微纳米润滑材料进行分类,通过分析润滑剂承载能力变化,对偶件磨损表面的修复情况,评价了不同类型微纳米润滑材料的摩擦学性能,总结了微纳米润滑材料在润滑剂中的特点,并根据微纳米润滑材料自身的理化性能,提出主要的减摩、抗磨和自修复机理,即光滑或超光滑表面滚动摩擦作用机理、沉积膜机理、嵌入渗透层/摩擦化学反应膜机理。最后,提出了微纳米润滑材料应用于润滑剂中存在问题的和今后关于该研究发展的一些建议。

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