2013年33卷2期

显示方式:          |     

盘-销摩擦系统摩擦接触力测试与特性分析
陈晶杰, 张立军, 刁坤, 孟德建, 余卓平
2013, 33(2):105-111.
[摘要](1635) [PDF 4656KB](1658)
摘要:
测量分析动态摩擦接触力是研究摩擦振动与噪声发生机理的关键.本文中建立了盘-销系统摩擦尖叫试验台架,成功再现了摩擦尖叫.采用三向力传感器对有无摩擦尖叫条件下的动态摩擦接触力进行了测量,并利用小波信号分解、概率密度函数、功率谱密度函数、时频分析等方法进行了分析和讨论.研究发现:在发生摩擦尖叫时,动态摩擦力和法向力发生高频波动,是系统噪声的激励源;无摩擦尖叫时的摩擦力和法向力的动态分量为典型的白噪声随机过程,呈非高斯分布;有摩擦尖叫时的摩擦力和法向力为窄带高频类谐波信号,摩擦力呈非高斯分布,而法向力近似为高斯分布;模态耦合是导致盘-销系统发生动态接触力高频波动以及摩擦尖叫的原因.

表面特性对纯滑弹流油膜形状和摩擦力的影响的试验研究
付忠学, 郭峰, 黄柏林
2013, 33(2):112-117.
[摘要](2005) [PDF 1610KB](1859)
摘要:
针对界面滑移效应可能产生较低的摩擦力,采用具有不同表面浸润性的玻璃盘,进行了纯滑弹流润滑试验.在采用SiO2镀膜玻璃盘的球-盘接触高聚物纯滑润滑试验中,从弹流到动压润滑的摩擦系数曲线呈现不同于传统Stribeck曲线的两个拐点.两个拐点分别与凹陷出现及弹性变形消失相关联.在较低载荷下,不同盘表面产生相近的干涉图像和摩擦系数曲线,高聚物的非牛顿效应产生的表观滑移可能是入口凹陷及非典型摩擦系数曲线的主因;在较高载荷下,盘滑试验中铬盘产生的摩擦系数和油膜厚度均较SiO2盘低,具有较低表面能的铬盘产生的界面滑移被认为是产生较低摩擦系数的主因.

二烷基磷酸锌作为润滑油添加剂的摩擦学行为研究
韩云燕, 张霖, 冯大鹏
2013, 33(2):118-122.
[摘要](1571) [PDF 1215KB](1867)
摘要:
合成了二烷基磷酸锌(ZDP),采用四球摩擦试验机对其作为润滑油添加剂的摩擦磨损性能进行了研究,同时研究了ZDP与有机胺进行复配后的摩擦磨损性能.采用扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损表面的微观形貌,采用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了摩擦表面典型元素的化学状态.结果表明:ZDP作为润滑油添加剂与二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)相比,表现出低摩擦高磨损的性能;ZDP与有机胺复配之后表现出优异的摩擦磨损性能,其原因是由于复配之后在摩擦表面形成了复杂的含有N、P等元素的摩擦化学反应膜,同时提高了摩擦表面P元素的含量进而起到了降低摩擦磨损的作用.

PTFE及UHMWPE改性PA6复合材料的摩擦学性能研究
李文娟, 游一兰, 李笃信, 邓鑫
2013, 33(2):123-128.
[摘要](1500) [PDF 1432KB](2320)
摘要:
采用熔融共混法制备了聚四氟乙烯(PTFE)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)改性的两种聚酰胺6(PA6)复合材料,研究了改性PA6复合材料的摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面,并对其磨损机理进行了分析.结果表明:使用单一润滑剂改性,添加量相同时,PTFE比UHMWPE改性的PA6复合材料具有更优的摩擦学性能;使用复合润滑剂改性时,PA6复合材料获得了比使用单一润滑剂改性时更好的摩擦学性能;添加不同种类的固体润滑剂,PA6复合材料的磨损表面呈现不同的形态特征,表现出不同的磨损机理.

Ti3SiC2/Inconel 718摩擦副的高温摩擦学性能
李慧, 任书芳, 商剑, 吕晋军
2013, 33(2):129-134.
[摘要](1426) [PDF 3479KB](1361)
摘要:
本文考察了Ti3SiC2-Inconel 718摩擦副从室温到800 ℃范围内的摩擦磨损性能.结果表明:温度的升高有利于改善Ti3SiC2-Inconel 718摩擦副的摩擦磨损性能,在800 ℃时,其摩擦磨损性能优异.随着温度的升高,摩擦系数从室温的0.71降至800 ℃时的0.37,Ti3SiC2的磨损率从4×10-3 mm3/(N·m)降至10-5 mm3/(N·m)以下.高温塑性变形和摩擦氧化物层的形成导致摩擦系数的降低,300 ℃以下,晶粒的断裂、拔出与脱落以及材料向合金的转移造成了Ti3SiC2高的磨损率,从400 ℃至800 ℃,Ti3SiC2晶粒的断裂与脱落受到明显抑制,其磨损率显著降低.

淬火冷却方式对高硼中碳合金组织和高温磨损性能的影响
李日良, 岑启宏, 李祖来, 蒋业华
2013, 33(2):135-141.
[摘要](1410) [PDF 4353KB](1375)
摘要:
为研究淬火冷却方式与高硼中碳合金组织转变的关系,对1 000 ℃空冷、油冷和水冷及500 ℃回火后的高硼中碳合金进行X射线衍射分析、硬度测试和高温摩擦磨损试验,用电子显微镜与能谱观察和分析其高温磨损的形貌.结果表明:空冷试样的基体为回火索氏体+少量珠光体,Fe2B消失且有较多M3(B,C)析出,而油冷和水冷试样的基体全部为回火索氏体,硬质相主要有MB、M2B型硼化物,随淬火冷却速度的增大,硬质相的体积分数有所下降,基体的微观硬度增大,耐磨性也有所提高;空冷试样在高温摩擦时以直接的氧化磨损为主,油冷试样的氧化剥落减轻,水冷试样的磨损则主要因犁沟变形与氧化-去除共同作用而造成.

磁悬浮飞轮锁紧装置发射段微动行为研究
刘强, 房建成
2013, 33(2):142-148.
[摘要](1324) [PDF 1772KB](1803)
摘要:
采用正弦扫频振动和随机振动模拟卫星发射振动工况,对磁悬浮飞轮锁紧装置在不同锁紧力下的微动行为进行研究,并利用电涡流位移传感器测量定、转子在锁紧接触面处的微动位移,发现锁紧面处存在包含切向和径向的复合微动.实验后,采用扫描电子显微镜对3种锁紧接触副(1Cr18Ni9Ti/GCr15,渗氮1Cr18Ni9Ti/GCr15和GCr15/GCr15)的锁紧表面进行分析.结果表明:锁紧力从200 N增至300 N时,最大微动位移从60 μm降至8 μm,相应的微动位移最大振幅从25 μm降至4 μm,使得切向微动从滑移区变化至部分滑移区,从而降低了切向微动磨损程度.而增加接触刚度或选择相似接触体可减小微滑发生机率,避免径向微动损伤.两者共同作用,抑制了锁紧面内的复合微动损伤发生.

mPEG-b-PLGA胶束薄膜的制备及其摩擦学行为研究
马静毅, 宋仕永, 徐慧平, 张平余
2013, 33(2):149-154.
[摘要](1508) [PDF 1091KB](1933)
摘要:
采用层层组装(layer by layer,LBL)方法,以氢键结合方式,将聚乙二醇-b-聚乳酸聚乙醇酸(mPEG-b-PLGA)胶束与聚丙烯酸(PAA)层层交替沉积到硅基底上,分别用接触角测量仪,椭圆偏光测厚仪,X光电子能谱及原子力显微镜等对聚合物胶束自组装薄膜的结构进行了表征,用UMT-2对薄膜的摩擦学特性进行了表征.沉积到基底表面的胶束薄膜能够稳定附着,且具有良好的减摩效果,有望作为导尿管或体内植入器件表面的抗炎、润滑多功能涂层.

煤液化高压差调节阀空蚀/冲蚀磨损预测
偶国富, 饶杰, 章利特, 郑智剑, 叶健
2013, 33(2):155-161.
[摘要](1480) [PDF 1038KB](2207)
摘要:
针对煤液化示范工程中高压差调节阀高速气-液-粒三相流传输引起的阀芯严重空蚀和冲蚀磨损问题,采用k-ε湍流模型、Schnerr-Saur空化模型、随机轨道模型和冲蚀磨损模型,计算了典型开度下的速度、压力、相分率和磨损率等参数.计算结果表明:阀芯头部圆弧段下游附近有空化区,其顶部附近存在高速回流且压力高于介质的饱和蒸气压,综合分析空化区、回流区和壁面压力可预测空蚀主要发生在阀芯顶部;阀芯的最大冲蚀磨损率发生在顶部,且随开度减小而加剧.并结合调节阀实际损伤形貌,验证了空蚀预测方法及冲蚀磨损计算的正确性.本研究有望为多相介质传输设备的优化设计提供参考.

偏压及测试环境对新型MoS2-Ti复合膜摩擦学性能的影响
秦晓鹏, 柯培玲, 汪爱英
2013, 33(2):162-168.
[摘要](1449) [PDF 1462KB](1557)
摘要:
采用新型高功率脉冲复合磁控溅射技术制备MoS2-Ti复合膜,并研究基体偏压和测试环境对复合膜摩擦学性能的影响.结果表明:制备的MoS2-Ti复合膜表面呈现颗粒状结构,Ti在薄膜表层与O反应形成氧化物有效抑制MoS2的氧化.随着基体负偏压从0 V增大到-400 V,复合膜的S/Mo原子比逐渐减小.在-300 V偏压下,颗粒堆积最为紧密,薄膜硬度和弹性模量达到最大值,分别为9.7和137.1 GPa, 并具有最低的平均摩擦系数值(0.04)和磨损率[(10-7 mm3/(N·m)].多种测试环境下的摩擦研究显示:在室温大气环境下复合膜的摩擦学性能与其结构的致密性紧密相关,而在N2以及不同湿度环境下薄膜表现出的优异摩擦学性能则归因于在摩擦过程中有效形成的转移膜贡献.

核主泵用流体动压型机械密封耦合模型与性能分析
王小燕, 孟祥铠, 刘鑫, 盛颂恩, 彭旭东
2013, 33(2):169-176.
[摘要](1598) [PDF 1556KB](2232)
摘要:
以某型核主泵用流体动压型机械密封为对象,考虑密封环组件的接触和密封端面的流固耦合作用,建立了密封组件三维多场耦合模型,结合有限差分法和有限单元法,采用数值迭代技术进行了耦合场的计算.研究了高压下密封端面变形的特点和规律,分析了密封压力对密封性能的影响作用.结果表明:密封环端面产生径向收敛锥度和周向波度,高压侧密封深槽对密封端面周向波度的生成起重要作用,密封端面锥度的形成与密封环宏观结构密切相关.随密封压力的增大,密封端面收敛锥度和波度均增大,密封泄漏率增加,而端面摩擦系数减小.为在高压下形成较大的波度,建议将动压深槽加工在软质密封环端面上.

原子层沉积氧化铝薄膜摩擦学性能研究
王莹, 杨静, 袁宁一, 丁建宁, 夏丽, 谭成邦
2013, 33(2):177-183.
[摘要](1699) [PDF 2719KB](1705)
摘要:
不同温度条件下,采用原子层沉积(ALD)技术在单晶硅基底表面制备了Al2O3薄膜.利用原子力显微镜观察了Al2O3薄膜的表面形貌和粗糙度,利用纳米压痕仪测定了薄膜的硬度,并通过UMT-2型往复摩擦磨损试验机(球-盘接触方式)考察了制备温度、载荷和对偶球对Al2O3薄膜的摩擦学性能的影响.结果表明:不同温度条件下制备得到的Al2O3薄膜的粗糙度不同;制备温度为100和200 ℃的Al2O3薄膜的摩擦性能较优;在所用载荷范围内,摩擦系数存在最低值;与不同对偶球对摩时,由于对偶球硬度不同,Al2O3薄膜呈现不同的摩擦磨损现象.

锌黄铜-铝合金互配副干摩擦学特性的磁场干涉机制研究
魏永辉, 张永振, 陈跃
2013, 33(2):184-190.
[摘要](1494) [PDF 2388KB](1360)
摘要:
采用改进的MPV-1500型摩擦磨损试验机,国内首次研究了直流磁场对抗磁性(锌黄铜)和顺磁性(铝合金)材料互配副干摩擦学特性的影响.结果表明:磁场的施加和增大,加剧了抗磁性锌黄铜的磨损,降低了顺磁性铝合金的磨损,互配副的摩擦系数均有增大趋势;在抗磁性锌黄铜背面添置铁磁性材料,即可克服磁场对锌黄铜干摩擦学特性的不利影响;销、环试样的化学性能以及装卡装置的磁性均可能影响试验研究结果.

基于滑移理论的超疏水表面减阻性能分析
于广锋, 刘宏伟
2013, 33(2):191-195.
[摘要](1628) [PDF 416KB](2157)
摘要:
采用滑移理论计算和数值模拟方法研究超疏水表面的减阻性能.层流流动状态的数值模拟和理论计算结果的一致性较好,并可证明滑移速度与通道内流体速度之比与无量纲压降比的数量级相当;湍流状态的数值仿真结果表明,在目前可实现的滑移速度范围内,超疏水表面对水下航行器的流体阻力影响不显著.

纯钛与Ti6Al7Nb合金氮离子注入层在小牛血清溶液中的扭动微动磨损试验研究
朱永奎, 蔡振兵, 张广安, 彭金方, 沈明学, 沈火明, 朱旻昊
2013, 33(2):196-201.
[摘要](1397) [PDF 1519KB](1667)
摘要:
文中主要研究了纯钛、Ti6Al7Nb基体以及经过氮离子注入后的改性层的扭动微动磨损行为.氮离子注入采用高能离子注入机及增强沉积系统,加速电压为50 kV,注入剂量分别为1×1017、5×1017和9×1017 cm-2.采用球/平面接触模式,对纯钛和Ti6Al7Nb合金/(Zr2O球(直径为25.2 mm),接触副在小牛血清介质条件下进行了纯钛和Ti6Al7Nb合金及其改性层的了扭动微动磨损试验.借助X衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、三维形貌仪(3D)和扫描电镜(SEM)分析了两种材料及其改性层的化学成分、微动磨损磨痕形貌和微观组织结构, 探讨了纯钛和Ti6Al7Nb合金基材和改性层的扭动微动运行行为和损伤机制.研究结果表明:用氮离子注入方法处理钛及其合金,生成的氮化物层能够改善材料表面的综合性能,提高其扭动微动磨损的耐磨性.纯钛和Ti6Al7Nb基体的磨损现象为氧化和剥落,其离子注入层的磨损现象为犁沟.

人工椎间盘生物摩擦学研究进展:脊柱模拟试验机方法
王松, 廖振华, 刘宇宏, 刘伟强, 温诗铸
2013, 33(2):202-208.
[摘要](1535) [PDF 392KB](2112)
摘要:
人工椎间盘生物摩擦学性能评估有多种研究方法,其中使用脊柱模拟试验机是评估椎间盘假体中长期磨损性能的主要手段.本文整理了近年来使用脊柱模拟试验机进行椎间盘假体磨损性能评估的研究文献,介绍了现有脊柱模拟试验机种类和研究方法以及相关试验标准;分析了近年来针对影响假体磨损性能主要因素(假体结构设计、关节材料、材料表面处理、载荷/运动/频率、润滑液、磨损时间等)所取得的研究进展;综述了主要颈腰椎人工椎间盘假体的磨损性能.

First slide
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中科院兰州化学物理研究所
  • 编:薛群基
  • 址:兰州市天水中路18号
  • 邮政编码:730000
  • 话:0931-4968238
  • 电子邮件:tribology@licp.cas.cn
  • 国际标准刊号:ISSN 1004-0595
  • 国内统一刊号:CN 62-1095/O4
  • 邮发代号:54-42
  • 价:38元
  • 价:228元