2015年35卷3期

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深槽表面气体静压润滑低Reynolds数层流节流效应实验研究
丁少鹏, 白少先
2015, 35(3):249-253. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.001
[摘要](1365) [PDF 1625KB](1468)
摘要:
气体介质在润滑间隙流动过程中,沿气体流动方向开设的表面矩形深槽结构内部产生旋涡阻碍气体流动,形成节流效应.通过矩形深沟槽表面静压润滑实验,开展深槽表面和光滑表面的流量特性对比测试,研究了低Reynolds数层流状态下深槽表面间隙的气体节流效应.结果表明:深槽表面产生显著的节流效应,并且随Reynolds数增加而增强;在低Reynolds数层流状态下,深槽表面可以产生节流效应,但是节流效应强度不稳定,当处于完全湍流状态时,节流效应维持定值;间隙尺寸、槽深等结构参数对节流效应影响明显.

锂盐添加剂对润滑油摩擦学性能和导电性的影响
葛翔宇, 夏延秋, 赵小培, 舒宗英
2015, 35(3):254-258. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.002
[摘要](1406) [PDF 1097KB](1892)
摘要:
采用MFT-R4000型往复摩擦磨损试验机测试四氟硼酸锂(LiBF4),双三氟甲烷基磺酰亚胺锂(LiNTf2)和六氟磷酸锂(LiPF6)这3种锂盐作为润滑油添加剂时对基础油的摩擦学性能的影响,利用OLS4000型三维形貌测量仪测量钢块的磨损体积,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察钢块磨痕的表面形貌.采用DDSJ-308A型电导率测定仪测量不同锂盐含量下,润滑油的盐度和电导率的变化情况,阐述锂盐含量和润滑油电导率之间存在的关系.研究结果表明:锂盐能够降低润滑油的摩擦系数,增强其抗磨性,具有良好的摩擦学性能;同时锂盐的加入使基础油的导电性得到很大提高.

磁控溅射沉积高承载、低摩擦MoS2/Ti复合薄膜
关晓艳, 王立平, 张广安, 蒲吉斌
2015, 35(3):259-265. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.003
[摘要](1186) [PDF 1420KB](1814)
摘要:
采用磁控溅射技术制备了不同Ti含量的MoS2/Ti复合薄膜,利用SEM、AFM、纳米压痕仪、XRD和CSM摩擦试验机分析了复合薄膜的结构、力学和摩擦学性能.结果表明:复合薄膜结构致密,表面光滑平整,且具有较高的硬度,Ti含量较低的MoS2/Ti复合薄膜呈现以(002)基面为主的择优取向;在大气环境下,赫兹接触应力为2.5 GPa的摩擦工况下,Ti含量较低的MoS2/Ti复合薄膜的摩擦系数低至0.02,磨损率低至10-17 m3/(N·m)数量级,呈现出高承载、低摩擦、耐磨损的优异摩擦学性能.这是由于Ti的掺杂一方面提高了复合薄膜的力学和抗氧化性能,另一方面复合薄膜的(002)基面取向对其摩擦磨损性能发挥了重要作用.

椰油酰胺聚氧乙烯醚水溶液的摩擦学性能研究
谷国平, 张朝辉, 丁晓峰
2015, 35(3):266-273. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.004
[摘要](1209) [PDF 2784KB](909)
摘要:
本研究中选取椰油酰胺聚氧乙烯醚(Cocamide-POE)作为水基润滑液的基础添加剂进行摩擦学性能研究.首先利用NGY-6型纳米级膜厚测量仪对Cocamide-POE水溶液的成膜性能进行了测试,结果表明Cocamide-POE的加入提高了纯水的成膜能力,其膜厚随着线速度的增大而逐渐增加,与浓度关系并不明显.然后利用四球试验机对Cocamide-POE水溶液的摩擦磨损性能、稳定性能和极压性能进行了研究,并利用三维形貌仪对钢球表面磨痕的三维形貌进行了分析,试验结果表明Cocamide-POE水溶液具有良好的减摩抗磨性能,且添加剂质量百分数为3% 的Cocamide-POE水溶液最大无卡咬负荷(PB)值达到784~834 N.总的来说,Cocamide-POE具有非常好的工业应用前景.

仿鸟翼微列螺旋槽干气密封性能分析与选型
江锦波, 彭旭东, 白少先, 李纪云, 陈源
2015, 35(3):274-281. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.005
[摘要](1229) [PDF 3466KB](963)
摘要:
为改善单向螺旋槽干气密封在高速条件下存在的泄漏率高、稳定性欠佳等问题,提出一种仿鸟翼微列螺旋槽端面干气密封结构.基于气体润滑理论,建立仿鸟翼微列螺旋槽的端面几何模型和数学模型,数值分析周向开槽宽度和径向开槽宽度对轴向气膜刚度和泄漏率等密封特性参数的影响规律,给出仿鸟翼微列螺旋槽主要结构参数的优选值范围.在不同压力、线速度和膜厚条件下对比分析仿鸟翼微列螺旋槽干气密封与普通螺旋槽干气密封的开启力、轴向气膜刚度、泄漏率和刚漏比等密封特性,给出不同工况条件下两种型槽干气密封的密封性能等值线图.结果表明:在高速低压条件下,相较于单向螺旋槽干气密封,仿鸟翼微列螺旋槽干气密封的密封性和稳定性都有显著提升,其轴向气膜刚度增幅达到30%,泄漏率降幅达到10%.仿鸟翼微列螺旋槽干气密封性能等值线图的提出可为其工程选型及优化设计提供指导和借鉴.

润滑膜厚测量的双色光干涉强度调制方法
刘海超, 郭峰, 赵国垒
2015, 35(3):282-287. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.006
[摘要](1143) [PDF 1407KB](1298)
摘要:
提出一种红绿双色光干涉强度调制技术(DIIM)对球盘接触润滑油膜厚度进行测量.利用接触区外部干涉图像中红、绿分量强度值之差得到调制信号,并由此得到对应特征点的条纹干涉级次,进而由干涉强度得到接触区内任一点膜厚.运用多光束干涉理论对所提出的测量技术进行了原理分析,讨论了所用双色光的光波长、半峰全宽、测量介质对测量结果的影响.最后,应用该技术分别对球盘接触的静态间隙和动态油膜厚度进行测量,结果与经典理论有很好的一致性,证明了该技术的可行性.对试验所用的双色激光光源(红光653 nm、绿光532 nm),光学量程可达4 μm.由于光强衰减小且能避免干涉级次计数,该方法可高效测量润滑油膜厚度.

外加磁场对W-20Cu/45钢摩擦副干摩擦特性影响的实验研究
王凤梅, 谢敬佩, 李炎, 马窦琴, 刘舒
2015, 35(3):288-294. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.007
[摘要](1065) [PDF 3063KB](1316)
摘要:
以W-20Cu销/45钢环摩擦副为研究对象,采用改进后的MPV-1500型摩擦磨损试验机,研究了直流磁场对W-20Cu干滑动摩擦磨损特性的影响.利用扫描电镜观察W-20Cu销磨损后的表面形貌、纵切面组织及磨屑形貌,采用三维形貌仪表征了磨损表面粗糙度.结果表明:随着磁场的施加和增大,W-20Cu销和45钢环的磨损率及摩擦系数均有减小趋势.磁场不仅降低了W-20Cu销摩擦面亚表层的变形程度,而且能吸附磨屑并使之细化.无外加磁场时,磨损机制主要为磨粒磨损;施加磁场后,W-20Cu销摩擦面趋于平滑,磨损机制变为磨粒磨损和氧化磨损的混合磨损.

几种水溶性抗磨剂在水-乙二醇体系中的摩擦学性能
王建华, 王晓波, 李金龙
2015, 35(3):295-300. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.008
[摘要](1070) [PDF 2582KB](882)
摘要:
考察了油酸钠、月桂酸钠、辛酸钠、二聚酸钾等四种羧酸盐和一种水溶性硫代磷酸酯胺盐(YSM)作为水-乙二醇难燃液压液抗磨添加剂的摩擦学性能,并通过扫描电镜、三维轮廓仪和XPS能谱仪分析了磨斑表面形貌及元素化学状态.结果表明:添加剂YSM具有优异的极压性能,PB值达到1 117 N;也具有较好的减摩性能,当YSM质量百分数为1.0%时,其平均摩擦系数均在0.10左右;对磨斑表面的元素分析结果显示,摩擦过程中有Fe2+、Fe3+、PO43-和S2-等化学成分生成,说明在摩擦过程中,添加剂YSM中的硫、磷活性元素与摩擦副发生了摩擦化学反应.

锻造CoCrMo合金关节材料的摩擦腐蚀行为
王庆良, 王斐, 董红莉, 刘擎
2015, 35(3):301-307. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.009
[摘要](1106) [PDF 960KB](1358)
摘要:
采用UMT-2多功能摩擦磨损试验机和电化学工作站(CHI614E)考察了锻造CoCrMo合金在25%小牛血清溶液条件下的摩擦腐蚀性能,利用扫描电镜观察了摩擦腐蚀的形貌特征,对腐蚀损失量、机械磨损损失量及腐蚀和磨损的协同损失量进行了对比分析.结果表明:锻造CoCrMo合金的腐蚀电位(Ecorr)约-820 mV,在0.5~0.75 V区间出现二次钝化.不同载荷条件下,摩擦腐蚀的摩擦系数均大于纯摩擦系数,且随载荷的增加而减小,摩擦腐蚀电流则随载荷的增加而增大.随载荷的增加,机械磨损损失量所占比例增大,腐蚀损失量所占比例降低.摩擦腐蚀的协同损失量占到总损失量的30%以上,且随载荷增加而增大.

两种不同形状压头与单晶铜基体间接触力和摩擦力的纳观分析
黄健萌, 陈晶晶, 李凝
2015, 35(3):308-314. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.010
[摘要](1019) [PDF 1776KB](1370)
摘要:
在考虑单晶铜基体弹塑性形变和晶体各向异性情况下,基于原子尺度,采用混合势函数(EAM和Morse)和Verlet算法动态模拟了半球形和圆锥形两种不同形状压头与单晶铜基体的黏着接触和滑动摩擦过程,分析了接触力和摩擦力对单晶铜基体内失效原子变化情况.研究表明:当压头下压位移为0.9 nm时,由于半球形压头比圆锥形压头底部表面积大,导致半球形压头与基体之间的引力更大而更易产生黏着接触现象.在下压接触过程中,与半球形压头相接触的基体内出现位错原子长大成位错环,而与圆锥形压头相接触的基体未出现此位错环现象,但位错原子数均随压深的增加而增多;在滑动过程中,因半球形压头对基体的摩擦力和法向力比圆锥形压头对基体的摩擦力和法向力大,使得半球形压头比圆锥形压头正前方堆积的位错原子数多,但均随滑动距离的增加而增多.

U71MnK钢轨焊缝滚动接触磨损性能研究
谢旭辉, 于卿源, 李炜, 彭金方, 朱旻昊
2015, 35(3):315-321. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.011
[摘要](1104) [PDF 1989KB](1378)
摘要:
对U71MnK钢轨焊缝及母材在滚动接触疲劳条件下进行模拟试验,对比研究了钢轨焊缝及母材在滚动接触过程中的材料磨损演变行为.结果表明:以U71MnK为基材的钢轨焊缝部位与非焊缝部位的磨损性能及组织结构在磨损前后均存在显著差异.由于组织结构和力学性能的差异,焊缝区硬度低于非焊缝区,焊缝区摩擦系数、磨损量、磨损率均大于非焊缝区.与非焊缝区相比,钢轨焊缝区容易产生犁沟乃至波磨,表面粗糙度增大,剥落损伤、裂纹、塑性变形严重,磨损性能变坏.无论焊缝区还是非焊缝区,其先前的磨损细化了组织,改善了其磨损性能,减弱了其后的摩擦损伤.

制动盘材料表面织构化处理对摩擦噪声影响的试验分析
阳江舟, 莫继良, 盖小红, 陈光雄, 朱旻昊
2015, 35(3):322-327. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.022
[摘要](1169) [PDF 2441KB](937)
摘要:
在列车制动盘材料表面加工出径向均匀分布的具有不同宽度的沟槽,采用列车制动片为配副材料,在面-面接触模式下对其进行了销-盘式摩擦噪声试验研究,探讨织构表面对摩擦尖叫噪声特性的影响及其作用机理.结果表明:具有特定合理尺寸参数的织构表面能有效地抑制摩擦尖叫噪声.表面沟槽的存在,一方面能提高界面的排屑效率,抑制尖叫噪声的产生,另一方面沟槽棱角与摩擦片平面的碰击能有效地抑制界面摩擦自激振动的高频成分,并达到降低噪声的效果.沟槽的棱角在整个试验过程中保持完好,其降噪作用寿命时间较长.

碳钢表面微弧氧化膜的制备及摩擦磨损性能研究
杨文斌, 肖乾, 梁军, 李青彪
2015, 35(3):328-334. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.013
[摘要](1065) [PDF 2412KB](1042)
摘要:
在碳钢表面利用微弧氧化技术分别在以铝酸盐和硅酸盐为主的电解液体系中制备了氧化膜.用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究了两种氧化膜的结构、元素含量及分布和相组成;用往复摩擦试验机评价了氧化膜的摩擦磨损性能,并对膜层和对偶表面的磨痕进行了表征.结果表明:铝酸盐体系中制得的微弧氧化膜主要由Fe3O4和铁铝尖晶石(FeAl2O4)组成,而硅酸盐体系制得的微弧氧化膜成膜元素为Fe、Si和O,并且以非晶态存在.干摩擦条件下,铝酸盐体系中制备的微弧氧化膜具有比硅酸盐体系中制备的微弧氧化膜更低的摩擦系数和磨损率,这是由于铝酸盐中制备的氧化膜含有的Fe3O4在摩擦过程中向对偶发生了一定程度的转移,起到了减摩抗磨的作用.

稀土对6063Al镍基激光熔覆层组织及摩擦磨损性能的影响
张光耀, 王成磊, 高原, 宋沂泽
2015, 35(3):335-341. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.014
[摘要](1036) [PDF 1293KB](1558)
摘要:
利用激光熔覆技术,在6063Al表面制备了添加有La2O3、Y2O3、CeO2的Ni60合金熔覆层,并通过SEM、XRD、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备的测试分析,研究稀土氧化物对6063Al表面Ni基激光熔覆层组织结构、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明:不同成分熔覆层的主要相结构均为β-NiAl(Cr)和少量的Al3Ni、AlNi3和Al等,但La2O3+Ni60熔覆层中含稀土化合物Al4La,Y2O3+Ni60熔覆层中出现了YAl3、AlNiY和Ni17Y2,CeO2+Ni60熔覆层中检测到了CeNi5和Ce3Ni6Si2;添加不同稀土氧化物的Ni60熔覆层呈现细密的、均匀分布的枝晶,无明显气孔,其晶粒较不含稀土的Ni60熔覆层明显细化;加入稀土氧化物的Ni60熔覆层硬度提高HV100~300,且随着深度的增加,硬度值比未加稀土的Ni60熔覆层过渡较平缓;和Ni60熔覆层相比,添加稀土氧化物La2O3、Y2O3和CeO2的Ni60熔覆层磨损面崩损程度减小了,具有较平整的表面磨痕形貌,磨痕深度和宽度均大幅减小,磨损量减少了一个数量级,摩擦系数也较低,其中加入La2O3和CeO2的熔覆层磨损量最低,耐磨性最好.

TiAl基金属间化合物的摩擦学研究进展
程军, 朱圣宇, 乔竹辉, 杨军
2015, 35(3):342-350. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.015
[摘要](1147) [PDF 697KB](1425)
摘要:
本文综述了TiAl基金属间化合物的摩擦学性能研究以及提高其摩擦学性能所采用的方法,旨在对TiAl基合金的摩擦磨损特性和现有研究水平有一个系统全面的认识,并在此基础上展望未来TiAl基金属间化合物摩擦学研究的发展趋势和方向.

博学慎思,笃行达善——忆中国科学院院士党鸿辛先生
刘维民, 陈建敏, 张治军
2015, 35(3):351-352. doi: 10.16078/j.tribology.2015.03.016
[摘要](1072) [PDF 598KB](1100)
摘要:

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