2011年31卷3期

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含氟硅油作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究
冯欣
2011, 31(3):205-209.
[摘要](1594) [PDF 2988KB](1421)
摘要:
用SRV摩擦磨损试验机评价了2种含氟硅油在聚α烯烃基础油中作为添加剂时的摩擦学性能,用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)观察并分析了磨斑表面形貌和主要元素的化学状态,探讨了含氟硅油的摩擦化学机制。结果表明:含氟硅油具有优良的减摩和抗磨性能;含氟硅油在摩擦作用下发生分解,在摩擦副表面生成的含氟的摩擦化学产物是提高摩擦副抗磨减摩性能的关键因素。

铝板带冷轧过程中磨损影响因素 及磨损作用机制研究
黄瑛, 孙建林, 么文静, 武迪
2011, 31(3):210-215.
[摘要](1860) [PDF 3446KB](1495)
摘要:
轧后铝材表面磨损量是影响铝材轧制过程的重要因素,脱落的铝粉恶化产品表面质量、影响轧制效率。本文选用不同的添加剂配制轧制油,对铝板材进行冷轧试验,重点研究添加剂种类、铝材原始表面质量、轧制压下率三方面对铝材表面磨损性能及磨损机制的影响。结果表明:双组分添加剂轧制油中油性剂在金属表面吸附成膜,犁削磨损现象较无润滑和纯基础油轧制有明显改善,轧后铝材表面磨损量小;轧件轧前表面粗糙度大,轧辊对轧件微凸体的碾压作用加剧,被碾压下来的大量铝粉成为轧辊和轧件外的“第三体”,造成磨粒磨损加剧;化学磨损和犁削磨损同时存在于轧制过程中,油膜厚度较大时,前者是主要磨损机制;反之,后者起主导作用。

超载条件下空间润滑谐波减速器传动性能 及摩擦磨损性能研究
李波, 李瑞祥
2011, 31(3):216-220.
[摘要](1929) [PDF 3161KB](1287)
摘要:
本文选用XB1-60-150型谐波减速器,考察了脂润滑与固体润滑谐波减速器在宽温度范围及不同超载条件下的传动性能,结果表明:在-50℃至+40℃温度范围内及≤150%超载条件下,固体润滑谐波减速器和脂润滑谐波减速器均表现出良好的运转性能。在不同载荷及温度下,脂润滑谐波减速器表现出较高的传动效率,而固体润滑谐波减速器则表现出较稳定的传动性能。在波发生器运行总次数1.5×105 r后,利用光学显微镜对柔轮-刚轮齿轮摩擦副表面进行检查,未观察到明显的异常磨损,润滑状态良好。本文还采用正交试验极差分析方法,综合分析了空间润滑谐波减速器超载运转传动性能的影响因素,结果表明温度是影响其传动性能的主要因素,润滑方式次之,载荷影响最小。

Cu14Al4.5FeNi合金等离子涂层边界润滑摩擦磨损特性
李文生, 刘 毅, 路 阳, 王智平, 李亚斐
2011, 31(3):221-227.
[摘要](1527) [PDF 4159KB](1216)
摘要:
新型铜基模具材料的脆性比较大,导致了材料加工费用高、安装难,影响新型铜基模具材料在工业中的应用,这些问题可以通过热喷涂的办法来解决。采用等离子喷涂方法在45号钢表面制取Cu14Al4.5FeNi喷涂层,20#边界润滑条件下,与Cu14Al4.5FeNi合金进行摩擦性能及耐磨性对比试验。利用XRD分析喷涂层及合金的相结构,SEM和EDS 等技术分析合金与喷涂层表面组织及磨损形貌。结果表明, 等离子喷涂层由于快冷抑制了共析(α+γ2)相,组织均匀细化,晶粒中的γ2相和晶内析出的k相使合金及涂层硬化。边界润滑条件下,Cu14Al4.5FeNi合金及其喷涂层的磨损方式以磨粒磨损和黏着磨损为主。在低载荷条件下,喷涂层表现出了比Cu14Al4.5FeNi合金更加优越的耐磨性能;在高载荷条件下(压力大于等于6.4 MPa),喷涂层的摩擦系数和磨损量增加。因此铁基体上等离子喷涂Cu14Al4.5FeNi铜合金粉末涂层可以替代低载荷摩擦环境下的Cu14Al4.5FeNi合金。

WC-Co-Cr涂层的孔率和层状结构对冲蚀行为的影响
李阳, 李曙, 刘阳, 王华仁
2011, 31(3):228-234.
[摘要](1680) [PDF 4469KB](1398)
摘要:
用3种高速火焰热喷涂设备将6种商业粉末喷涂在0Cr13Ni5Mo不锈钢基材上,制成结构不同的WC-Co-Cr涂层。用自行研制的料浆罐冲蚀试验机对9种涂层和基材的冲蚀行为进行研究,重点分析气孔率和层状结构对涂层耐冲蚀性能的影响。结果表明:气孔率和层状结构均降低了涂层的耐冲蚀性能,低速低料浆浓度时,气孔率对涂层耐冲蚀能力的影响较层状结构严重,气孔率高的涂层耐冲蚀性能甚至不如基材;高速和高料浆浓度时,层状结构明显的涂层耐冲蚀性能更差。本文探讨了利用单摆冲击划痕法测定涂层比能耗来定量表征层状结构的有效性,讨论了利用涂层气孔率和比能耗的测量结果推测其耐冲蚀性能的可能性。

摩擦系数对钛合金等通道转角挤压影响的有限元分析
李振华, 程先华
2011, 31(3):235-239.
[摘要](1543) [PDF 2851KB](1361)
摘要:
以Ti-6Al-4V钛合金高温变形行为研究为基础,建立了等通道转角挤压(ECAE)的三维模型,运用DEFORM-3D有限元分析软件模拟了600 ℃等温条件下不同摩擦系数对Ti-6Al-4V合金ECAE过程中的温度场,等效应力,等效应变以及等效应变率的影响。结果表明:核心高温区以及核心应力区主要集中于转角处;随着摩擦系数增大,核心高温区面积增大,转角入口区的应力也有所增加;点迹跟踪结果表明各点应变均在经过转角处达到最大值,内角点及外角点处的变形较不稳定。

蓖麻油聚氧乙烯醚水基润滑液摩擦学特性研究
刘俊铭, 张晨辉, 张朝辉, 王岩, 刘思思
2011, 31(3):240-248.
[摘要](1811) [PDF 5125KB](2198)
摘要:
本文以蓖麻油聚氧乙烯醚水基润滑液为研究对象,分别使用润滑膜厚度测量仪、微摩擦试验机和四球摩擦试验机对其成膜特性、摩擦磨损特性和抗磨极压特性进行了系统的研究,并用扫描电子显微镜和能量色散光谱仪对摩擦磨损机制进行了分析。结果表明:蓖麻油聚氧乙烯醚提高了纯水的成膜能力,能够在钢-铝摩擦副形成有效的润滑膜,起到良好的减摩抗磨效果。随着浓度的增大,对钢-铝摩擦副的减摩抗磨性能和四球摩擦试验的抗磨极压性能都得到了提高。

水溶性聚醚酯摩擦学性能的研究
祁有丽, 苏 刚, 陈馥婧, 李久盛, 颉敏捷
2011, 31(3):249-254.
[摘要](1735) [PDF 3342KB](1529)
摘要:
在实验室合成6种分子结构中含有不同长度聚氧乙烯链( )和不同长链烷基的水溶性聚醚酯。利用四球摩擦磨损试验机,详细考察了烷基链长度,聚氧乙烯链长度即聚乙二醇分量大小对添加剂摩擦学性能的影响。利用浊数法测定了6种水性酯的HLB值,详细分析了聚氧乙烯链长对聚醚酯水溶性的影响。结果表明: 在添加剂分子结构中,烷基链长影响添加剂的摩擦学性能;聚乙二醇的分子量影响添加剂HLB值的大小,即在水中的溶解能力。使用过程中,可以根据需要,合理选择烷基链长度和聚氧乙烯的长度(聚乙二醇分子量),使添加剂的水溶性和摩擦学性能达到平衡状态。

高压微间隙下4010航空油的润滑特性研究
钱善华, 郭丹, 刘书海, 路新春
2011, 31(3):255-263.
[摘要](1753) [PDF 4780KB](1315)
摘要:
在自制的新型膜厚测量仪上,测量4010航空油在不同接触压力、温度和卷吸速度下的干涉图像,分析接触区的润滑特性。结果表明:在低温高速区主要表现为弹流润滑,中心膜厚与接触压力呈负相关;而在低温低速、高温区主要表现为薄膜润滑,中心膜厚受接触压力的影响较小。在弹流润滑区内高接触压力下油膜形状呈平坦状分布,而薄膜润滑区内油膜形状总体上比较平滑。随着载荷的增加,弹流润滑区内由Hamrock-Dowson理论算得的膜厚值和实测值逐渐偏离,理论公式中卷吸速度和载荷的指数需要调整;而薄膜润滑区的膜厚值基本上保持平稳。

纳米铜自修复性能评价标准研究
孙磊, 刘爱心, 陶小军, 赵彦保, 张治军
2011, 31(3):264-270.
[摘要](1866) [PDF 3999KB](1303)
摘要:
为了建立纳米抗磨添加剂自修复性能的评价标准,提出了以磨损试验后试块质量增重为衡量依据的实验设想。以商品纳米Cu抗磨自修复剂作为考察对象,在高速环块磨损试验机上,发现了在不同试验力、转速、试验时间和添加剂浓度等试验条件下,试块摩擦增重的变化规律,从而提出了对添加剂自修复性能进行评定的试验方法和条件,并进行了重复性和再现性测试。通过扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪等对磨痕表面形貌和元素的分析,证实了添加剂的抗磨自修复性能和评价方法的可行性。

巴氏合金ZChSnSb 8-8海水环境下的摩擦学行为研究
吴海荣, 毕秦岭, 杨军, 刘维民
2011, 31(3):271-277.
[摘要](1527) [PDF 4357KB](1277)
摘要:
本文研究了巴氏合金ZChSnSb 8-8/AISI 52100轴承钢摩擦副在模拟海水环境下的摩擦学行为。通过扫描电镜(SEM),X射线能谱仪(EDS),X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)对试验样品进行表征。结果表明:巴氏合金ZChSnSb 8-8在海水润滑下具有较低的摩擦系数和磨损率,海水作为润滑介质,起到了一定的润滑作用。在海水润滑下,ZChSnSb 8-8的摩擦系数随载荷和滑动速率的增加而减小;磨损率随着载荷的增加而增加,但随着滑动速率的增加而减小。低的摩擦系数和磨损率主要归因于巴氏合金ZChSnSb 8-8独特的微观结构和海水的润滑作用。

聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能
杨瑞杰, 冶银平, 万宏启, 周惠娣, 陈建敏
2011, 31(3):278-282.
[摘要](1702) [PDF 2897KB](1235)
摘要:
为了探讨聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能及其作用机理,采用MHK-500型摩擦磨损试验机对聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在4种油介质(RP-3煤油、SG 15W-40机油、0#柴油和液体石蜡)中的摩擦磨损性能进行了评价,并对其机理进行了初步的探讨.结果表明:与干摩擦相比,涂层在此4种油介质中的摩擦学性能均得到显著提高,其中涂层在柴油介质中的抗磨性能的提高最为突出;同种油介质中,涂层在高速(2.56 m/s)、低载(1 120 N)下的耐磨性明显优于低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的耐磨性;在低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的煤油介质中,涂层表面的物理状态在摩擦过程中的变化最终导致涂层摩擦系数的起伏和较大的磨损率.

表面凹槽对流体动压润滑油膜厚度的影响
杨淑燕, 王海峰, 郭 峰
2011, 31(3):283-288.
[摘要](2090) [PDF 3441KB](1700)
摘要:
利用自行研发的面接触光干涉油膜厚度测量系统,对表面凹槽滑块的流体动压润滑油膜厚度进行了试验测量,试验中以静止的微型凹槽滑块平面和旋转的光学透明圆盘平面构成润滑副,且两润滑平面始终保持平行;在固定的载荷(速度)条件下,对油膜厚度-速度(载荷)曲线进行测量.结果表明:凹槽的宽度,深度,方向和位置等因素对油膜厚度有着重要影响.同时采用经典Reynolds方程对油膜厚度进行了理论计算,结果表明理论值在某些条件下并不能解释试验结果.

天然矿物微粉润滑添加剂对钢摩擦副的自修复效应
张保森, 徐滨士, 许一, 高飞, 史佩京, 吴毅雄
2011, 31(3):289-294.
[摘要](1396) [PDF 3625KB](1276)
摘要:
通过超细研磨的方法制备了1种复合矿物微粉,采用RFT-Ⅲ型往复摩擦试验机评价了其作为润滑油添加剂对钢摩擦副的自修复效应,借助扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)及纳米压痕仪(Nano indenter)对磨损表面及截面进行了表征,探讨了其减摩抗磨机理。结果表明:矿物微粉作为润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨及自修复性能。其摩擦系数较基础油降低约55.1%,上下试样的磨损率相应地降低了85.7%和97.6%。添加剂与摩擦表面发生了复杂的理化作用,诱发形成了较为连续均匀的多孔氧化膜自修复层,其表面较为光滑平整,厚度约为0.72 um,主要由Fe、C和O元素构成,具有较高的微观力学性能,有效地降低了摩擦副的摩擦磨损。

多组份硅橡胶基末端膨大二级结构粘附性能研究
张 昊, 吴连伟, 郭东杰, 戴振东
2011, 31(3):295-303.
[摘要](1484) [PDF 5173KB](1220)
摘要:
本文在前期工作基础上,在仿生刚毛一级结构末端固化1层粘附层,制备出末端膨大二级结构,用UMT测试其粘附性能。结果表明:正向滑移单根阵列支杆产生的切向力为5.3 mN,5倍于一级结构的刚毛;末端膨大结构的粘附层因材料组份的不同,其粘附阵列产生的切向粘附力明显不同;倾斜的末端膨大二级结构具有各向异性的粘附特性,正向滑移产生的切向力是逆向滑移的切向力的3.5倍。

磁控溅射Al靶功率对类金刚石薄膜的结构和摩擦学性能影响
周升国, 王立平, 薛群基
2011, 31(3):304-310.
[摘要](1892) [PDF 4105KB](1450)
摘要:
本文采用中频磁控溅射金属Al靶,以CH4为反应气体,通过调整Al靶溅射功率,在p(100)单晶硅片和不锈钢基底上成功制备出不同Al含量的Al/a-C:H纳米复合薄膜。并利用HR-TEM、XPS、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机等手段分析和研究了Al/a-C:H薄膜的结构、机械及摩擦学性能。结果表明:金属Al以纳米晶颗粒形式镶嵌在非晶碳网络中,使得所制备Al/a-C:H薄膜呈现出典型的纳米晶/非晶复合结构;同时,Al掺杂促进薄膜中sp2杂化碳形成,且有效地释放残余内应力。Al靶溅射功率为800 W时所制备的Al/a-C:H薄膜具有结构致密、内应力低、硬度高的特性;在大气环境中,该薄膜与Si3N4陶瓷球干摩擦时显示出优越的摩擦学性能,其摩擦系数约为0.055,磨损率约为2.9×10-16 m3/(N?m)。

陶瓷髋关节异响的研究进展和展望
范娜, 陈光雄, 钱林茂
2011, 31(3):311-316.
[摘要](1745) [PDF 3293KB](1403)
摘要:
分别从假体外科植入因素、假体设计因素和假体的摩擦振动因素3个方面,评述了近10年来国内外学者在陶瓷髋关节异响的产生机理及其影响因素等方面所做的研究工作和取得的进展。目前,在关节异响研究领域的主要进展是认识到髋关节植入假体的磨损和假体设计的缺陷会导致关节异响,但这些认识不能完全解释关节异响的物理现象。此外,一些学者已经注意到假体摩擦自激振动可能是关节异响的发生机理,但研究工作才刚起步。关节异响的发生机理尚不明确,许多问题还有待深入研究。为了更好地探究关节异响的发生机理,建议从摩擦自激振动与髋关节体内动力学交叉的角度来研究和分析关节异响。

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