2015年35卷4期

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1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体对蓖麻油润滑性能的影响
陈旭亮, 钱善华, 李庆忠, 冯洋, 刘利国
2015, 35(4):353-361. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.001
[摘要](954) [PDF 9900KB](944)
摘要:
本文作者着眼于改善植物油的润滑性能,探索离子液体作为添加剂应用于植物油的可行性.以蓖麻油为基础油,1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([HMIM]BF4)为添加剂,配制三种不同质量百分数的混合蓖麻油,分别利用紫外可见光谱仪、流变仪、热重分析仪、四球摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)考察了其理化性能和润滑性能,探讨[HMIM]BF4对蓖麻油的作用机理.研究结果表明:随着温度的增加,[HMIM]BF4对蓖麻油的黏温特性影响越来越小,但-定程度上提高了蓖麻油的热稳定性;适量的[HMIM]BF4有助于提高蓖麻油的最大卡咬载荷、烧结点载荷和接触压力,但过多[HMIM]BF4会降低蓖麻油的抗磨损性能和承载能力.

特征等离子喷涂参数对WC涂层结构和性能影响
杜三明, 靳俊杰, 胡传恒, 张永振, 肖宏滨
2015, 35(4):362-367. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.002
[摘要](791) [PDF 26123KB](585)
摘要:
采用等离子喷涂在不同的特征等离子喷涂参数(简称CPSP)条件下制备WC复合涂层,探讨了CPP对涂层显微结构、物相、力学性能和摩擦学性能的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了涂层的显微结构,通过球盘式摩擦试验机评价了涂层的摩擦磨损性能.结果表明:CPSP对粉末在熔化过程中热物理行为具有重要影响;随着CPSP降低,涂层显微结构、力学性能和摩擦磨损性能均得到了较大改善;试验证实了通过合理优化参数,等离子喷涂也可以制备出性能与超音速火焰喷涂(HVOF)相近的高质量WC涂层.

表面形貌变形对塑性成形滑动接触界面摩擦的影响
胡兆稳, 刘焜, 刘小君, 刘奎
2015, 35(4):368-377. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.003
[摘要](990) [PDF 57621KB](684)
摘要:
为了更好地理解塑性成形滑动接触界面的摩擦行为,构建了-种新型的摩擦试验装置,运用表面纹理化技术制备了两类表面形貌的1050铝材试件,在不同的接触压力和滑动速度条件下进行-系列拉伸摩擦试验.对试验前后试件三维表面形貌进行了测量;提取真实接触面积比、封闭空体面积比和开放空体面积比等三维表面参数,来描述试件表面形貌的变化.试验发现:摩擦系数随名义接触压力和滑动速度增加而逐渐减小;试件初始表面形貌对摩擦有明显的影响;试件表面形貌和参数随接触条件出现了规律性变化.基于机械流变模型的分析表明:随着试件表面形貌变形,不同的机理决定界面摩擦行为,摩擦系数对名义接触压力和滑动速度的依赖性可分别归因于微观塑性流体动压润滑效应和入口区流体动压牵引效应.

冷却润滑对纯铁车削刀具磨损的影响机理
孔金星, 胡锟, 何宁, 赵威
2015, 35(4):378-385. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.004
[摘要](784) [PDF 21348KB](596)
摘要:
合适的冷却润滑方式是改善切削摩擦,降低切削温度和切削力,提高刀具寿命的关键技术.采用干切、水冷、微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)以及菜籽油润滑等四种方式进行了不同工艺参数下纯铁材料的车削试验,研究了冷却润滑方式对纯铁车削刀具磨损的影响机理.结果表明:纯铁车削时刀具磨损形态以主、副切削刃处的沟槽磨损和后刀面磨损为主,前刀面上黏结有工件材料并形成积屑瘤;MQL条件下的刀具寿命最长,而水冷时最小;扩散磨损、氧化磨损和黏结磨损是纯铁车削刀具的主要磨损机理;四种冷却润滑方式下切削力、前刀面与切屑间平均摩擦系数和表面显微硬度的显著差异是造成刀具寿命明显不同的根本原因.

射频非平衡磁控溅射WS2薄膜的结构及其摩擦学性能研究
孔良桂, 徐书生, 郝俊英
2015, 35(4):386-392. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.005
[摘要](837) [PDF 23225KB](617)
摘要:
采用射频非平衡磁控溅射技术制备了具有不同(002)择优取向程度的WS2 薄膜,研究了Ar流量对薄膜成分、微观结构、力学性能和摩擦学性能的影响.研究表明:随Ar流量的增大,WS2薄膜的S/W原子比和(002)衍射峰强度均表现出先降低后升高的变化趋势,而硬度和弹性模量表现出先升高后降低的变化趋势.在大气环境下,WS2薄膜的(002)择优取向程度、S/W原子比以及硬度对薄膜的摩擦学性能均具有显著影响,当S/W原子比较低、(002)择优取向度弱、硬度较高时,薄膜脆性较大,易于发生润滑失效;当S/W原子比、(002)择优取向度和硬度均较高时,薄膜结构致密,且摩擦过程中在对偶表面易于形成有效的转移膜,薄膜表现出较好的减摩、抗黏着特性和优异的抗磨性能.

碳纳米管在润滑脂中的导电性和摩擦学性能研究
刘椿, 夏延秋, 曹正锋
2015, 35(4):393-397. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.006
[摘要](755) [PDF 9404KB](644)
摘要:
碳纳米管(CNTs)作为添加剂,制备了以油溶性聚醚为基础油,聚四氟乙烯(PTFE)作稠化剂的导电润滑脂.用体积表面电阻测定仪测定其体积电阻率,用扫描电子显微镜(SEM)观察钢盘磨斑表面形貌,EDS能谱仪分析磨损表面元素组成.结果表明:含碳纳米管的润滑脂与含导电炭黑的润滑脂相比较,不但具有优异的润滑性能,还具有低的体积电阻率.

基于微凸体接触的心盘磨耗盘摩擦行为数值模拟研究
牛成超, 王世博, 曹波
2015, 35(4):398-406. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.007
[摘要](873) [PDF 1986KB](1378)
摘要:
基于微凸体接触的粗糙表面摩擦模型以材料硬度、弹性模量、剪切模量、泊松比、表面粗糙度、微凸体高度分布概率函数和正压力等为输入参数,模拟摩擦副往复运动摩擦行为,可获得摩擦力-位移(F-δ)曲线、接触界面微凸体滑移情况.利用该模型模拟了心盘磨耗盘摩擦行为,结果表明:往复行程为2 μm时,F-δ曲线为椭圆形,接触微凸体为部分滑移,往复行程大于2 μm时,F-δ曲线由椭圆形逐渐变为矩形,接触微凸体由部分滑移逐渐变为完全滑移;材料表面粗糙度对摩擦系数及摩擦力的影响较小,但对接触表面的微凸体滑移特性有明显影响,粗糙度越大,引起接触微凸体完全滑移所需的位移越大,相同的位移下,发生滑移的微凸体越少.

不同载荷下钛合金激光熔覆Ni60/h-BN自润滑耐磨复合涂层的摩擦学性能
任佳, 刘秀波, 余鹏程, 陆小龙, 陈瑶, 石皋莲, 吴少华, 徐东
2015, 35(4):407-414. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.008
[摘要](855) [PDF 20004KB](581)
摘要:
为提高钛合金的摩擦学性能,以金属陶瓷Ni60和固体润滑剂h-BN 复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术在钛合金表面制备出了以硬质TiC、TiB2、CrB等为耐磨增强相、以h-BN为固体润滑相的自润滑耐磨复合涂层.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了涂层的显微组织结构及物相;在室温条件下分别在不同载荷(2、5和8 N)下以Si3N4陶瓷球为对偶件测试了复合涂层与基体的干滑动磨损性能,并分析了其磨损机理.结果表明:复合涂层的平均硬度为HV0.21 013.75,约是基体(HV0.2360)的3倍,在所有试验载荷下,复合涂层的摩擦系数和磨损率均比基体的低.随着载荷的增加,涂层的摩擦系数和磨损率均先减小后升高,说明涂层在5 N载荷下显示出最好的自润滑和耐磨性能.

考虑动力学特性的航空发动机主轴球轴承热弹流分析
史修江, 王黎钦, 郑德志
2015, 35(4):415-422. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.009
[摘要](776) [PDF 871KB](1170)
摘要:
本文中以476728航空发动机主轴球轴承高速重载典型工况为算例,提出-种将轴承动力学分析和热弹流润滑分析相集成的数值算法,打破传统分析中二者在各自领域独立进行的局限性,提高了轴承数值计算的精确度.对比了传统拟动力学分析、集成分析和实验实测的最小膜厚,结果表明:集成分析结果与试验获得数据更为-致,证明本文的算法可行,能够更为准确地判断航空发动机主轴球轴承的润滑状态.探讨了航空发动机主轴球轴承结构参数曲率系数、初始接触角和滚动体数目对轴承接触应力、相对滑动速度、弹流润滑膜压力、膜厚和温度性能的影响,为航空发动机主轴球轴承的结构设计及优化提供重要理论依据.

进口润滑条件对活塞环-缸套摩擦副润滑性能的影响
孙军, 刘广胜, 许枫, 苗恩铭, 宋现浩, 舒磊, 朱黄龙, 徐志豪, 张正, 赵军伟
2015, 35(4):423-430. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.010
[摘要](767) [PDF 2503KB](896)
摘要:
目前内燃机活塞环-缸套摩擦副润滑分析中,活塞环与缸套之间的润滑状态-般假设为充分润滑或固定状况的贫油润滑,不是通过对实际润滑油膜形成情况的分析确定.本文中以-多缸四行程内燃机为研究对象,基于润滑油流量以及控制体体积变化方程,建立活塞环-缸套间润滑油的流动模型,进行了不同进口处润滑油膜供给量对活塞环-缸套摩擦副润滑特性的影响分析.结果表明:活塞环进口处的润滑条件对活塞环-缸套摩擦副的润滑性能有显著影响;进口处润滑油供给量增加,活塞环-缸套摩擦副的最小油膜厚度增加,最大油膜压力、微凸体作用力、摩擦力和功耗均相应减小;进口处供给油膜厚度较小的情况下,增加油膜供给厚度可以明显改善活塞环-缸套摩擦副的润滑性能.

Ni-P/金刚石复合镀层增摩行为的研究
万善宏, 李东山, 蒲吉斌, 徐立新
2015, 35(4):431-440. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.011
[摘要](804) [PDF 48477KB](557)
摘要:
利用复合电镀技术在低碳钢表面制得Ni-P/金刚石复合镀层,其中金刚石颗粒-部分均匀地嵌埋在低磷Ni-P基质合金镀层中,-部分凸出镀层表面.干摩擦工况下,当Ni-P复合镀层中金刚石面积含量控制在22%±5%时,Ni-P/金刚石复合镀层平均静摩擦系数最高可达0.72,且Ni-P/金刚石复合镀层的静摩擦系数随金刚石粒径增加而增大;即使在油、脂等润滑介质存在条件下,Ni-P/金刚石复合镀层的静摩擦系数仍保持在0.5左右.相对于传统钢/钢配副,Ni-P/金刚石复合镀层特殊"织构"表面设计大幅度提高了与配对面机械互锁强度,增摩幅度高达200%~300%,该表面处理技术可推广用于现代机械装备中转动或传动系统的联接构件上.

表面粗糙度对UHMWPE微动摩擦磨损性能的影响
王秋凤, 王鸿灵, 王云霞, 阎逢元
2015, 35(4):441-447. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.012
[摘要](915) [PDF 31700KB](565)
摘要:
采用SRV-4微动摩擦磨损试验机,研究了在干摩擦和水润滑条件下,表面粗糙度对UHMWPE微动摩擦磨损性能的影响.结果表明:干摩擦时,随着UHMWPE表面粗糙度的增加,摩擦系数先降低后升高,比磨损率则单调递增.利用光学显微镜和扫描电子显微镜对磨损表面形貌进行分析观测,发现干摩擦时表面粗糙度较小的UHMWPE磨损表面有少量犁沟,并伴随轻微的塑性变形,随着表面粗糙度的增加,摩擦副接触表面间的黏合点增多,黏着磨损加剧,且在对偶钢球的表面形成转移膜.而在水润滑条件下,摩擦系数和比磨损率显著降低,随着表面粗糙度的增加,摩擦系数和比磨损率同干摩擦时的变化趋势-致,磨损以磨粒磨损为主.

复合锂基脂制备过程中结构和性能的演变研究
王玉新, 金银秀, 张昕欣, 吴翰桂, 王晓波
2015, 35(4):448-453. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.013
[摘要](741) [PDF 11881KB](716)
摘要:
为了研究复合锂基脂在制备过程中稠化剂结构和理化性能的演变,采用SEM分别观察取自制备工艺中不同步骤的6个样品的皂纤维结构,并对其滴点、钢网分油和剪切安定性等理化性能进行了检测,另外对不同冷却工艺生产的复合锂基脂产品同样进行了SEM观察和理化性能检测.结果表明:经过高温炼制和冷却降温过程,复合锂皂发生了从固态向液态,又从液态凝结为固态的相转变,形成许多复合皂的晶核,继而生长成皂纤维,再形成三维网络结构.形成致密而均匀皂纤维结构的关键控制步骤为冷却阶段,其中转釜急冷方式是非常有效的-种冷却方式.

RV减速器主支撑角接触球轴承混合润滑分析
魏波, 王家序, 周广武, 蒲伟, 周宏军, 褚坤明
2015, 35(4):454-461. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.014
[摘要](832) [PDF 20931KB](570)
摘要:
针对RV减速器角接触球轴承承受预紧力、轴向力和径向力等联合外载荷作用的工况,分析得出了内、外圈滚道接触界面的接触区几何参数和接触载荷.在此基础上,综合考虑了角接触球轴承的接触区宏观几何、接触载荷、真实表面粗糙度、瞬态效应等因素,建立了角接触球轴承混合润滑数学模型,分析了在不同工况下角接触轴承的润滑状况及表面以下应力分布.结果表明:随着载荷的不断增加,钢球与内圈沟道之间的油膜厚度会不断减少,导致干接触面积迅速扩大,接触点表面以下最大应力增大;转速的增加会使油膜变厚,干接触面积缩小.该结果对角接触球轴承的实际工程应用具有重要借鉴意义.

反应烧结Ti3SiC2/TiC复合材料摩擦磨损性能研究
肖琪聃, 刘林超, 吴珊
2015, 35(4):462-469. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.015
[摘要](939) [PDF 28599KB](646)
摘要:
采用无压反应烧结技术制备Ti3SiC2/TiC复合材料,利用XRD-7000型衍射仪、INSTRON-1195型电子万能试验机、JSM-6700F型扫描电子显微镜、HST-100型摩擦磨损试验机对Ti3SiC2/TiC复合材料烧结试样的相组成、抗弯强度、断口显微形貌和载流摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:在1 550℃下可制备得到均匀致密的Ti3SiC2/TiC复合材料;随着试样中TiC含量的增加,复合材料抗弯强度逐渐增大;当TiC质量分数达到18%左右时,抗弯强度明显增加,摩擦系数趋于稳定,磨损率快速下降;电流强度是Ti3SiC2/TiC复合材料摩擦磨损性能的主要影响因素,随着试验电流强度的增强,摩擦系数和磨损率明显增大;同时在摩擦表面生成-层熔融状氧化膜(非载流:SiO2、TiO2和FeTiO3 载流:FeTiO3和Fe2.35Ti0.65O4),主要磨损形式为电弧烧蚀和氧化磨损.

Inconel 690合金高温微动磨损特性研究
辛龙, 李杰, 陆永浩
2015, 35(4):470-476. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.016
[摘要](757) [PDF 39976KB](522)
摘要:
采用SRVⅣ高精度微动磨损试验机研究核电材料Inconel 690合金的高温微动磨损行为和机制.结果表明:温度升高使摩擦系数和磨损量逐渐减小;温度升高至270℃,微动区域特性由完全滑移区转变为部分滑移区;室温下,由剥层造成的表面磨损占主导地位,随着温度的升高,疲劳裂纹的萌生和扩展为微动的主要破坏机制.摩擦氧化主要发生在滑移区,中心黏着区相对很少.在部分滑移区,疲劳裂纹萌生在黏着区与微滑区交界处.室温下亚表层更易出现剥层,高温下更易形成压实的氧化层.

卷吸与滑动正交的热弹流润滑研究
张建军, 郭峰, KANETAM, OMASTAM
2015, 35(4):477-484. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.017
[摘要](771) [PDF 12184KB](764)
摘要:
在工程弹流润滑中两固体表面速度方向并不总是相同,当两表面速度大小相同而方向不同时,卷吸行为与滑动行为正交.针对该工作条件建立了热弹流润滑数学模型,得到完全数值解.数值模拟了固定卷吸速度条件下,当表面速度间夹角变化时油膜厚度和形状的改变.结果显示:随夹角增加中央膜厚增加,最小膜厚表现出先减小后增加的趋势.这种变化是几何楔与热黏度楔的共同作用的结果,也为近期Hoehn等膜厚随夹角不同的实验结果提供了另-种解释.

微动磨损对过盈配合结构微动参量的影响
张远彬, 鲁连涛, 曾东方, 张继旺
2015, 35(4):485-494. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.018
[摘要](908) [PDF 6921KB](1176)
摘要:
基于Archard磨损模型与Abaqus自适应网格技术建立了仿真分析过盈配合结构微动磨损的计算模型,对配合面轮廓随循环周次的变化进行了预测,并详细研究了微动磨损对接触压应力、摩擦剪切应力及微动滑移幅值等微动参量的影响.结果表明:该计算模型能够较为准确地对配合面轮廓随循环周次的变化进行预测;由于微动磨损的作用,配合边缘处接触压应力的峰值逐渐增大,且其位置逐渐向配合内部移动;摩擦剪切应力的最大值逐渐由黏着-滑移过渡位置向磨损-未磨损过渡位置移动;张开区域的宽度以及滑移区内各位置处的微动滑移幅值均随着循环周次的增加而增大.

基于载荷分担理论的渐开线斜齿轮热混合弹流润滑分析
邹玉静, 常德功
2015, 35(4):495-504. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.019
[摘要](804) [PDF 9559KB](1125)
摘要:
沿接触线把斜齿轮分成许多小薄片,每-薄片看成具有当量角速度的直齿轮,根据欧拉方程得到任-接触点处的曲率半径和表面速度.然后基于载荷分担、弹流润滑和粗糙线接触理论,建立了考虑表面粗糙度的斜齿轮传动混合热弹流润滑模型.研究了斜齿轮传动稳态载荷分布下牛顿流体和Carreau流体时的润滑特性.结果表明:牛顿流体和Carreau非牛顿流体模型下,中心油膜厚度、油膜承载比例、油膜温升随时间和接触线的变化规律相同.牛顿流体下的摩擦系数较工程实际偏大.Carreau非牛顿流体模型下摩擦系数和工程实际相符,其随接触线啮合位置的变化规律与油膜厚度正好相反.

海洋减阻技术的研究现状
莫梦婷, 赵文杰, 陈子飞, 曾志翔, 乌学东, 薛群基
2015, 35(4):505-515. doi: 10.16078/j.tribology.2015.04.020
[摘要](775) [PDF 3143KB](1225)
摘要:
船舶、舰艇、鱼雷等海中航行体在海洋经济建设和海洋国防中发挥着重要作用.海中航行体的运行速度和能量消耗率是评价其性能的重要指标.利用减阻技术降低航行体在海水中的行驶阻力具有重要意义.按减阻机理对现今重要的海洋减阻技术进行分类和总结,并详细介绍其研究现状和减阻机理,主要包括仿生减阻、微气泡减阻和疏水/超疏水涂层减阻.通过对现有海洋减阻技术的总结和分析,展望了其今后的研究重点.

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