2013年33卷1期

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乳、恒牙釉质及本质体外摩擦行为的对比研究
安晓莉, 安应飞, 邱宜农, 刘斌, 王金清
2013, 33(1):1-5.
[摘要](1819) [PDF 919KB](2117)
摘要:
采用往复式滑动摩擦磨损试验考察了人体乳、恒牙牙釉质及牙本质在人工唾液润滑下的摩擦学性能.结果表明:人体牙的摩擦磨损行为同其微观结构密切相关;恒牙釉质磨痕表面存在轻微擦伤迹象;乳牙釉质的磨损表面主要呈现裂纹和轻微犁沟,二者都存在腐蚀磨损的现象;乳牙和恒牙本质的摩擦磨损行为相似,磨损明显加剧,磨斑表面呈现严重犁削和剥落特征.

核主泵用流体静压密封环圆锥面高精度磨削实现策略
冯光, 霍凤伟, 康仁科, 金洙吉, 郭东明
2013, 33(1):6-13.
[摘要](1677) [PDF 952KB](2255)
摘要:
针对核主泵用流体静压密封环圆锥面高精度磨削难题,建立了由杯形砂轮端面切入式磨削的数学模型,提出将磨削面形误差分解为倾角误差和锥度误差并以此求解俯仰角和侧偏角取值范围的实现策略.以1个氦光带作为面形误差的评价指标时,发现俯仰角和侧偏角可在较大范围内取值,先粗略设定俯仰角和侧偏角中的任意一个,再精确调整另一倾角就能实现密封环圆锥面的高精度磨削,并且侧偏角比俯仰角对面形误差的影响更为敏感,先调整侧偏角再调整俯仰角有利于降低调整难度和提高调整精度.采用该磨削实现策略,选择两组不同的俯仰角和侧偏角加工密封环圆锥面,测量结果表明面形误差和表面粗糙度均在设计要求范围内.

激光熔覆原位制备Ti3Al金属间化合物涂层结构及摩擦学性能
郭纯, 陈建敏, 姚润钢, 周健松, 张世堂
2013, 33(1):14-21.
[摘要](1477) [PDF 1227KB](1807)
摘要:
利用激光熔覆原位合成技术在纯钛表面制备了Ti3Al金属间化合物涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜和高分辨透射电镜分析了涂层的组成和组织结构.在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对Ti3Al金属间化合物涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试.结果表明:Ti3Al金属间化合物涂层的主要组成物相为Ti3Al,涂层与基材冶金结合,涂层显微组织结构主要为树枝状晶,涂层的平均显微硬度约为HV0.2530,涂层的摩擦系数随载荷和滑动速度的增加而减小,磨损体积随载荷和滑动速度的增加而增加.Ti3Al金属间化合物涂层相对于钛基材耐磨性能显著提高.

双列圆锥滚子轴承滚子大端-引导边润滑接触分析
胡浪, 王文中, 赵自强, 孔凌嘉
2013, 33(1):22-28.
[摘要](1487) [PDF 756KB](2082)
摘要:
针对铁路客车中使用的双列圆锥滚子轴承,发展了一个系统的计算模型以模拟滚子大端与引导边间的润滑接触状态.首先通过理论分析确定滚子大端与内圈挡边的接触点位置和滚动体的自转与公转转速,分别得出二者在接触点的滑动速度;然后考虑滚子的离心力,通过求解内圈位移控制方程,计算轴承的载荷分布,并分别求出滚子与外滚道、内滚道以及引导边的作用力;最后建立润滑分析模型,对圆锥滚子大端与引导边的接触进行润滑分析计算,实现滚子大端与引导边接触的润滑模拟,并研究了滚子大端球面半径、工况条件等对润滑性能的影响.

基体偏压对反应磁控溅射ZrN/α-SiNx纳米多层薄膜结构及性能的影响
胡明, 高晓明, 张立平, 伏彦龙, 杨军, 翁立军, 刘维民
2013, 33(1):29-35.
[摘要](1304) [PDF 950KB](1678)
摘要:
采用中频磁控溅射技术在3种偏压条件下(0、-80、-300V)于AISI 440C钢及单晶Si(100)基体表面制备了ZrN/α-SiNx纳米多层薄膜.通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析表征了各纳米多层薄膜微观组织结构,并通过纳米压入仪与真空球-盘摩擦试验机分别测试了各薄膜力学及真空摩擦学性能.重点研究了基体偏压对ZrN/α-SiNx纳米多层薄膜微观组织结构,进而对其力学及摩擦学性能的影响机制.结果表明:较低的基体偏压会导致纳米多层薄膜中ZrN层差的结晶状态,而较高的基体偏压则易于引起ZrN层与SiNx层层间界面的交混.上述两种薄膜组织及结构的变化均不利于该纳米多层薄膜力学及摩擦学性能的改善.在适宜的偏压条件下(-80 V),ZrN/α-SiNx薄膜呈现出具备良好层间界面的晶体/非晶体纳米多层结构,与其他偏压条件制备的纳米多层薄膜相比,该薄膜表现出更好的力学及摩擦学性能.

Cr8型模具钢耐磨性能研究
李晨辉, 吴晓春, 谢尘, 汪宏斌
2013, 33(1):36-43.
[摘要](1481) [PDF 1671KB](1961)
摘要:
在环/块对摩型磨损试验机上对比测试了不同载荷下4种Cr8型模具钢的干滑动磨损性能,测量磨痕宽度,观察磨损形貌,分析磨损机制.结果表明:不同载荷下均有磨粒磨损,随载荷增大氧化加剧并伴有粘附磨损,高载荷下氧化磨损的作用变大;磨损损失体积随载荷增加而增大,磨损损失体积总量与M7C3共晶碳化物量呈正线性关系;摩擦系数随载荷增加先升高后下降.

空间润滑谐波减速器失效机理研究
李俊阳, 王家序, 周广武, 郑军, 郝宏
2013, 33(1):44-48.
[摘要](1606) [PDF 675KB](2344)
摘要:
为研究空间环境下谐波减速器失效机理,并为其可靠性寿命试验提供理论基础,对空间润滑谐波减速器进行5 000 h真空寿命试验.结果表明:DLC薄膜与润滑脂(Braycote601)复合润滑的柔轮-刚轮齿面运转良好,Braycote601油脂单独润滑的柔轮内壁-柔性轴承外圈出现严重磨损.对其进行混合润滑数值分析,结果显示在3~150 r/min的转速范围内,该接触区域始终处于混合润滑状态并由此导致磨损产生,微凸体直接接触所负担的载荷比例随转速的增加而减小,随温度与载荷的增加而增大;低速运转时,温度与载荷对微凸体接触程度的影响效果明显,但随着转速的增大,温度与载荷的影响快速减弱.

箔片-电磁混合轴承的稳态承载特性及控制
田野, 孙岩桦, 杨利花, 虞烈
2013, 33(1):49-56.
[摘要](1489) [PDF 891KB](1641)
摘要:
箔片-电磁混合轴承(HFMB)是一种将气体箔片轴承和电磁轴承混合使用的新型轴承,有效解决了气体箔片轴承低速磨损大和电磁轴承承载力有限的不足,并且具备载荷可分配和支撑系统动力学性能可调节等优点.文中在分析两种轴承稳态承载特性的基础上详细讨论了混合轴承的稳态控制方法,给出了一种以电磁轴承实际承载力与预分配承载力差值最小为控制目标,通过等边三角形为基本单元对混合轴承工作区域进行划分的箔片-电磁混合轴承稳态工作位置搜索算法.最后建立了系统模型并进行了数值仿真,验证了稳态控制系统的可行性和有效性.

Ni对ZA27合金组织及磨损性能的影响
王怀庆, 司乃潮, 司松海, 刘光磊
2013, 33(1):57-64.
[摘要](1335) [PDF 1481KB](1861)
摘要:
研究了Ni对ZA27合金的微观组织及油润滑下磨损性能的影响.结果表明:加入0.4%的Ni可以有效细化ZA27合金组织,并使合金共晶中出现富镍的颗粒;在重载(大于1 000 N)条件下,含镍ZA27合金的耐磨性明显高于ZA27合金,并且载荷越大,这种趋势越明显;在载荷为1 000 N时,随Ni含量的增加,ZA27合金的磨损量和磨面亚表层厚度均呈现先减小后增大的趋势,ZA27合金的主导磨损机制从较严重的塑性变形诱导磨损和黏着磨损逐渐向较轻的伴随塑性变形诱导机制的切削磨损转变,进而又转变为伴随黏着机制的微切削磨损,最后转变为较严重的切削磨损和黏着磨损;表面高硬度氧化层的产生可以有效提高合金的耐磨性能.

轮轨材料硬度匹配性能试验研究
王文健, 刘启跃, 朱旻昊
2013, 33(1):65-69.
[摘要](1509) [PDF 1232KB](2101)
摘要:
利用滚动磨损试验机研究了车轮钢与U71Mn热轧钢轨的硬度匹配性能,分析了不同硬度车轮与U71Mn钢轨匹配时的摩擦磨损与表面损伤行为.结果表明:车轮硬度对轮轨试样滚动摩擦系数基本无影响;随车轮硬度增加,车轮磨损量呈下降趋势,钢轨磨损量表现为线性增加,轮轨总磨损量呈先降低后增加的趋势,轨轮硬度相同时轮轨系统总磨损量达到最小.车轮硬度对车轮和钢轨试样表面损伤形貌有一定影响,车轮硬度低时车轮表面损伤以麻点式剥落损伤为主,随车轮硬度增加试样表面发生大块剥落损伤,对摩副钢轨试样主要表现为表面剥落损伤机制.

速度和载荷对脂润滑2Cr13钢离子渗氮层摩擦学行为的影响
杨剑群, 刘勇, 李兴冀, 王黎钦, 叶铸玉, 杨德庄, 何世禹
2013, 33(1):70-77.
[摘要](1442) [PDF 1044KB](2759)
摘要:
利用销-盘式摩擦磨损试验机对不同速度和载荷条件下PFPE脂润滑2Cr13钢离子渗氮层进行了系统的真空滑动摩擦磨损试验.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分别对磨损表面的形貌、化学状态及润滑脂的成分进行分析.结果表明:随着载荷和滑动速度的增加,脂润滑渗氮层的磨损机制由轻微磨损向轻微复合磨损机制转变.在真空摩擦磨损过程中2Cr13钢离子渗氮层与PFPE润滑脂发生化学反应,并有FeF3生成,促进PFPE润滑脂发生降解,形成酸性的氟化物.增加载荷和速度会加速渗氮层与润滑脂之间的反应,进一步促进润滑脂的降解.

高体积分数(Cr,Fe)7C3增强Fe基涂层的组织及耐磨性研究
袁有录, 李铸国
2013, 33(1):78-84.
[摘要](1311) [PDF 1209KB](1791)
摘要:
以FeCrNiBSi与Cr3C2粉末为原料,采用等离子熔覆技术在Q235表面通过原位反应制备了高体积分数六方柱(Cr,Fe)7C3碳化物增强Fe基涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)、XRD射线衍射观察分析了涂层的显微组织结构,同时在M-2000型磨损试验机上考察了恒载荷及变载荷涂层滑动干摩擦时的耐磨性能.结果表明:涂层主要组织为初生(Cr,Fe)7C3碳化物、α-Fe及未溶的Cr3C2,其中(Cr,Fe)7C3在整个涂层中的分布较均匀,平均体积分数达75%,显微硬度为HV0.5(1 218~1 524),由于高体积分数硬质相的存在,涂层恒载荷下相对耐磨性为纯FeCrNiBSi涂层的9倍,变载荷下相对耐磨性为纯FeCrNiBSi涂层的14倍,涂层的磨损机制为(Cr,Fe)7C3碳化物在高切向应力作用下产生裂纹,发生脆性剥落,随着载荷的增加,逐渐由磨粒磨损转变为氧化磨损.

直流磁控溅射制备TiAlCN薄膜及其性能研究
郑建云, 郝俊英, 刘小强, 龚秋雨, 刘维民
2013, 33(1):85-90.
[摘要](1448) [PDF 797KB](2096)
摘要:
采用直流磁控溅射技术制备TiAlCN薄膜,研究了直流电流对TiAlCN薄膜的薄膜成分、微观结构、机械性能和摩擦性能的影响.研究表明:随着直流电流的增加,薄膜中C元素含量逐渐降低;薄膜中无定形碳含量减少,而(Ti,Al)CxN1-x晶粒增加.另外,在低于3.0 A直流电流范围内薄膜的表面粗糙度无明显变化,而当直流电流高于3.0 A时,薄膜的表面粗糙度随直流电流的增加而显著上升.随着直流电流的增大,薄膜的硬度先增加后降低,而薄膜的摩擦系数则先降低后升高.在直流电流为3.5 A时,薄膜的硬度和摩擦系数分别约为22.2 GPa和0.16.

合成润滑油的研究现状及发展趋势
刘维民, 许俊, 冯大鹏, 王晓波
2013, 33(1):91-104.
[摘要](1783) [PDF 809KB](3952)
摘要:
润滑油作为机械运行不可缺少的材料,对维持机构的运行及提高机械寿命起到非常关键的作用.随着现代工业的不断进步,对机构运行寿命的要求越来越高,同时运行环境也越来越苛刻,这些均要求所采用的润滑油具有更为优异的综合性能.前期所采用的矿物基润滑油在耐温性、润滑性、抗氧化性、黏温性能等方面已经很难满足使用要求,因此需要采用合成润滑油.由于合成油采用人工合成的方式,其综合性能远高于普通矿物油,但目前合成油种类较多,不同种类的润滑油具有不同的性能及使用要求,因此本文介绍了常见的几种合成润滑油的国内外现状,并对合成润滑油的未来发展趋势进行了讨论和展望.

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