2011年31卷4期

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H13钢氧化磨损行为的研究
陈康敏, 王兰, 王树奇, 魏敏先
2011, 31(4):317-322.
[摘要](1731) [PDF 3810KB](1527)
摘要:
采用销盘式磨损试验机,对H13钢在室温、200和400 ℃和不同载荷条件下进行干滑动磨损试验,研究了钢的磨损行为及磨损机制.结果表明:在室温至400 ℃之间,200 ℃时钢的磨损率最低,其次为室温下的磨损率,400 ℃时磨损率最高.室温下钢的磨损率随载荷的提高而增加,磨损表面氧化物较少,其磨损机制主要为黏着磨损;200 ℃时的磨损行为极为特殊,随载荷从50增至100 N时,磨损表面出现较厚的氧化物层,故磨损率降低,载荷从100增至200 N时磨损率略提高,且显著低于室温和400 ℃时的磨损率,呈轻微氧化磨损特征.当环境温度达到400 ℃时,虽然磨损表面发生了明显的氧化,但随载荷的提高,导致基体塑性变形和热软化,导致磨损表面氧化物层剥落量增大,磨损率提高;当载荷超过150 N后材料的磨损机制由轻微氧化磨损转变为氧化磨损和塑性挤出磨损,磨损率迅速提高,为严重磨损.

液粘离合器摩擦特性及热负荷特性研究
郭刘洋, 杜明刚
2011, 31(4):323-327.
[摘要](1738) [PDF 2941KB](1475)
摘要:
本文针对新型液粘离合器的摩擦系数和热负荷进行试验研究,其中摩擦系数是液粘离合器特性的核心衡量指标,通过摩擦学理论研究,确定液粘离合器的摩擦状态,找到适用的试验方法对其进行了测试计算,根据结果进行分析,得出液粘离合器在不同转速差、不同入口油温以及不同正压力的摩滑状态时摩擦系数的变化趋势,并得到不同转速差对摩擦系数的影响公式;应用润滑油流量和摩擦功率损失计算液粘离合器的热平衡温度,并通过试验对摩擦片的热负荷进行了研究,对比分析液粘离合器热量散失的方式,发现液粘离合器摩擦片摩滑状态的热负荷计算公式有待改进;针对摩擦片轴向温度分布不平衡,制定了润滑流量的匹配结构优化方案.

单晶硅AFM加工过程的分子动力学模拟
黄德明, 王立平, 薛群基
2011, 31(4):328-334.
[摘要](1562) [PDF 4476KB](1344)
摘要:
采用分子动力学模拟方法对AFM针尖加工单晶硅进行了研究.工件内部硅原子间相互作用力采用Tersoff多体势计算,工件原子和金刚石针尖原子的相互作用力采用Morse对势计算.本文分析了在不同切削深度下系统势能和牛顿层温度变化情况,对切削力、切屑、侧向流原子跟切削深度的关系进行了系统研究,并在此基础上,对金刚石针尖在单晶硅上的切削机理进行了讨论.

TD处理制备碳化钒(VC)涂层的摩擦磨损性能
孔德军, 周朝政
2011, 31(4):335-339.
[摘要](1717) [PDF 3219KB](1603)
摘要:
以硼砂基盐和供钒剂为主要原料,利用热辐射效应在Cr12MoV钢表面制备了VC涂层,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪观察了涂层显微组织,考察了涂层在室温往复干摩擦条件下的耐磨性能,测试了VC涂层摩擦系数,对其磨损机制进行了分析.结果表明:VC涂层主要由团聚状VC颗粒组成,其组织结构均匀,与基体之间形成完全冶金结合;涂层在滑动干摩擦条件下表现出优异的耐磨性能,VC涂层磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损.

电沉积纳米晶Ni-Co-Fe-P合金镀层的组织结构与摩擦磨损性能
林兰芳, 林绿波, 戴品强
2011, 31(4):340-345.
[摘要](1498) [PDF 3548KB](1247)
摘要:
用脉冲电沉积方法制备了纳米晶Ni-Co-Fe-P合金镀层.采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)等方法研究了合金镀层的微观组织结构和成份.采用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试合金镀层的显微硬度和摩擦磨损性能.结果表明:纳米晶Ni-40.41%Co-6.16%Fe-1.63%P合金镀层的晶粒尺寸为8.3 nm,显微硬度和耐磨性明显高于不含P的Ni-Co-Fe镀层;适当温度退火可以提高镀层的硬度及耐磨性;镀层的耐磨性与其硬度成正相关,且随着硬度的提高,镀层的磨损机理由磨粒磨损和黏着磨损共同作用转变为磨粒磨损主导.

微织构刀具正交切削Ti6Al4V的试验研究
戚宝运, 李亮, 何宁, 赵威, 王震
2011, 31(4):346-351.
[摘要](1774) [PDF 3861KB](1593)
摘要:
仿生摩擦学的出现,为刀具减摩技术提出了新的研究方向,通过钛合金的正交切削试验研究了表面微织构刀具在微量润滑和无润滑剂条件下的减摩性能.结果表明:表面微沟槽在润滑剂条件下可以有效地改善刀屑之间的摩擦,降低切削力与切削温度,同时表面微沟槽还可以改善钛合金的粘结现象;在无润滑剂条件下,微沟槽依然具有一定的"润滑"作用.

接触应力对轮轨材料滚动摩擦磨损性能影响
王文健, 郭俊, 刘启跃
2011, 31(4):352-356.
[摘要](1750) [PDF 3123KB](1899)
摘要:
利用MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机研究了接触应力对轮轨材料的滚动摩擦磨损性能影响.结果表明:随接触应力的增加,滚动摩擦系数呈增加趋势,车轮和钢轨试样磨损加剧;相同接触应力水平下,车轮试样磨损量大于钢轨试样,表面损伤严重;随接触应力的增加,车轮试样表面从犁沟且轻微剥落向严重剥落损伤转变,钢轨试样表面损伤主要表现为犁沟效应并伴随有剥落现象,但相比车轮试样的剥离损伤要轻微.

TiAl合金表面热障涂层的组织结构及其高温磨损性能研究
吴向清, 周阿林, 谢发勤, 胡宗纯
2011, 31(4):357-361.
[摘要](1610) [PDF 3044KB](1448)
摘要:
利用EB-PVD技术在TiAl合金表面制备了扩散铝/YSZ热障涂层.采用SEM、EDS和XRD分析了涂层的微观组织及其相组成,并测试了显微硬度和耐磨性.结果表明:涂层表面YSZ层为致密柱状晶结构,由非平衡四方相t'-ZrO2组成;涂层结构由表及里依次为YSZ/Al2O3/TiAl3/TiAl2/TiAl;涂层的显微硬度和高温磨损性能显著提高,其高温磨损机理为轻微的犁削和严重的粘附转移,体积磨损率约为TiAl合金磨损率的1/10.

等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米复合涂层的制备、结构及摩擦学性能
易德亮, 冶银平, 尹斌, 刘光, 周惠娣, 陈建敏
2011, 31(4):362-368.
[摘要](1486) [PDF 4753KB](1204)
摘要:
采用喷雾干燥法对溶胶-凝胶法合成的系列Al2O3/TiO2纳米复合粉体进行造粒,使用等离子喷涂技术制备系列Al2O3/TiO2纳米复合涂层.对涂层结构和形貌分析表明所制备的Al2O3/TiO2纳米复合涂层形成了具有熔融区和半熔融区的双区形态的纳米复合结构.使用UMT-2MT试验机研究了复合涂层的摩擦磨损性能,结果表明复合涂层的磨损率随TiO2含量的增加表现出先降低而后增大的趋势,TiO2质量百分数为10%的纳米复合涂层的磨损率最低;而涂层的摩擦系数随TiO2含量的增加变化不大.复合涂层的磨损机制为裂纹扩展导致的磨损剥落.

Al2O3/TiC基陶瓷刀具材料的高温摩擦磨损性能研究
张辉, 邓建新, 吴泽, 艾兴, 赵军
2011, 31(4):369-374.
[摘要](1629) [PDF 3633KB](1324)
摘要:
采用UMT-2球-盘式高温摩擦磨损试验机,考察了Al2O3/TiC基陶瓷刀具材料在200 ℃至600 ℃范围内的高温摩擦磨损性能,并分别使用大景深显微镜,白光干涉仪和扫描电镜观察试验后磨痕的轮廓和微观形貌.结果表明:Al2O3/TiC陶瓷刀具的摩擦系数随环境温度的升高先升高,在600 ℃时开始降低,摩擦系数的数值在0.1~0.4之间;磨损量随着摩擦滑动速度的升高而降低,随着摩擦环境温度的升高而升高,磨损量的数值在4×10-7~9×10-7 mm3/(N·m)之间;随着摩擦温度的升高,磨痕轮廓两侧具有明显的材料转移现象,Al2O3/TiC陶瓷材料主要磨损机理是裂纹的产生与材料的脱落.

铸型尼龙端面扭动与滑动摩擦学行为研究
张纱, 王世博, 葛世荣
2011, 31(4):375-380.
[摘要](1753) [PDF 3788KB](1212)
摘要:
为研究端面扭动摩擦特性,研制了端面扭动摩擦特性测量装置,进行了玻璃纤维增强铸型尼龙(MC尼龙)复合材料与45#钢在123 N法向载荷下的扭动与滑动摩擦学试验,扭动角位移幅值为60°和90°,使用扫描电镜观察MC尼龙复合材料磨损表面形貌,采用光学显微镜观察45#钢偶副表面转移膜形貌.结果表明:扭动摩擦的扭矩-角位移(T-θ)曲线随着循环次数的增加保持平行四边形,而摩擦扭矩随之升高;扭动状态下的摩擦系数高于滑动摩擦系数,扭动磨损后MC尼龙试样质量增加;滑动状态下的磨损机理主要为塑性变形和疲劳磨损,扭动状态下的磨损机理为更为严重的黏着磨损和疲劳磨损;滑动摩擦状态下,45#钢偶副表面形成了大面积连续的转移膜,扭动状态下,45#钢偶副表面只在接触中心区域有少量条块状转移物质.

AlCoCrFeNiCu高熵合金在过氧化氢介质中的摩擦磨损性能
史一功, 寇宏超, 段海涛, 张铁邦, 李金山, 胡锐, 李健
2011, 31(4):381-387.
[摘要](1733) [PDF 4078KB](1378)
摘要:
利用环-块摩擦磨损试验机研究了AlCoCrFeNiCu高熵合金/GCr15摩擦副在质量百分数为30%、60%、90%H2O2介质及去离子水中,于3种速度下的摩擦磨损行为,利用XRD和SEM研究了高熵合金的相结构和显微组织,并对摩擦磨损前后的表面形貌进行了分析.试验发现:高熵合金与GCr15摩擦副的摩擦系数和磨损量均随H2O2浓度的升高而减小,且高熵合金在H2O2介质中的磨损量远小于纯水中的磨损量.高熵合金在去离子水中以严重的黏着磨损为主,在30%和60% H2O2介质中,高熵合金的磨损机制转变为氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损的综合作用,在高浓度H2O2(90%)中,由于生成的氧化膜较稳定,使得高熵合金的磨损表面仅有很浅的犁沟,磨损程度明显降低.

多股螺旋弹簧扭动微动磨损机理研究
王时龙, 雷松, 蔡振兵, 李小勇, 周杰, 朱旻昊
2011, 31(4):388-396.
[摘要](5258) [PDF 5726KB](932)
摘要:
基于多股螺旋弹簧工作过程中钢丝表面发生的扭动微动磨损,建立了多股簧受冲击载荷时,各股钢丝间法向接触力及角位移值的数学模型;通过数学模型所得到的试验参数,在新型试验装置上真实模拟了多股簧工作过程中钢丝间发生的柱-柱接触扭动微动;研究了多股簧钢丝在扭动微动条件下的运行行为和损伤机理.结果表明:钢丝间法向接触力大小、角位移幅值及循环次数对扭动微动行为影响很大;扭动微动T-θ曲线在平行四边形状、椭圆状和直线状3种基本类型之间转变;损伤在部分滑移区较轻微,其磨损主要表现为磨粒磨损和轻微氧化磨损;对于混合区和滑移区,损伤加剧,磨痕表面有明显的塑性变形,损伤机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层.

基于连续模型和离散模型的微尺度三维凸台轴承的气体润滑分析
张延瑞, 孟永钢
2011, 31(4):397-407.
[摘要](1680) [PDF 6875KB](1278)
摘要:
为了考察应用图案化盘片实现超高密度磁存储时磁头/磁盘界面气体润滑设计理论的有效性,本文设计了1种三维凸台轴承构型,分别使用直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)和气体分子薄膜润滑理论(MGL)方法进行了模拟计算,考察了相对滑动速度、轴承最小间隙、凸台高度和入射速度方向对气体轴承压力分布的影响.结果表明:对于三维凸台微尺度气体轴承,MGL方法的计算结果依然与DSMC方法的结果相差不大.存在凸台接触,轴承间隙为零的情况下,气体轴承仍然具有一定的承载能力,且压力分布形状随凸台高度的变化表现出与常规非接触式气体轴承不同的规律.

核电站一回路用机械密封
王玉明, 黄伟峰, 李永健
2011, 31(4):408-416.
[摘要](1815) [PDF 5457KB](1803)
摘要:
机械密封在各类核电站的一回路中有大量应用.核电站一回路用机械密封是核电站的关键部件之一,其性能好坏很大程度上决定着核电站能否长周期安全可靠运行.本文以几种具有代表性的核电站反应堆堆型为例,对其一回路用机械密封进行了介绍,这些反应堆分别以水、氦气和液态金属为冷却剂并跨越第二代到第四代核电技术.首先介绍了压水堆核主泵机械密封,分别叙述了美式风格的流体静压型核主泵密封及欧式风格的流体动压型核主泵密封的结构特点、工作原理和最新的基础研究状况;随后介绍了高温气冷堆氦气轮机/氦气风机干气密封的结构特点、使用要求及相应的针对性设计;最后介绍了钠冷快堆钠泵机械密封,包括1种惰性气体缓冲、油膜润滑的三级串联式机械密封和1种直接以液态金属润滑的螺旋槽式机械密封.

绿色摩擦学的科学与技术内涵及展望
张嗣伟
2011, 31(4):417-423.
[摘要](1501) [PDF 4793KB](1558)
摘要:
在简述绿色摩擦学产生背景的基础上,系统地论述了绿色摩擦学的科学与技术内涵.着重阐明了绿色摩擦学的定义、目标和主要任务以及狭义和广义的绿色摩擦学所包含的领域;结合绿色摩擦学的最新进展,全面地介绍了绿色摩擦学的技术内涵(研究范围或领域).最后,指出了绿色摩擦学今后的主要发展方向.

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