液力挤压法制备新型钨合金穿甲弹芯材料技术

采用液力挤压法制备新型钨合金穿甲弹芯材料,较常规钨合金材料变形加工技术相比,其最大优势是仅通过一次变形可使钨合金材料的性能得到大幅度提高.可对现役、在研各口径、各长细比钨合金穿甲弹进行技术改造和移植.为钨合金穿甲弹芯材料的变形加工提供新的有效技术途径.     

粉末冶金难变形材料热静液挤压技术进展

综述了热静液挤压技术在烧结态粉末冶金难变形材料挤压成形与粉末体高致密化固结方面的研究进展。简述了热静液挤压工艺原理、工艺特点与适用范围,分析了热静液挤压润滑层形成的影响因素,介绍了热静液挤压润滑介质研制和热静液挤压技术在粉末冶金高比重钨合金、γ-TiAl基合金材料的挤压成形以及纳米晶铝合金、弥散强化铜合金、NdFeB永磁合金等金属粉末体材料的高致密化固结成形方面的应用,指出了热静液挤压工艺的技术优势与发展前景。     

液力挤压钨合金的微观破断特征及变形强化机制

研究了93钨合金材料不同液力挤压的微观破断过程及变形强化机制.结果表明,裂纹的扩展首先萌生于合金中最薄弱的部位,即钨颗粒与钨颗粒的界面之间.随着挤压变形量的增大,裂纹的传播途径由粘结相向钨颗粒转移,所带来的最终效果是微观组织的"纤维化"和钨颗粒的穿晶解理比例越来越大,最终导致钨合金整体强度不断提高.同时在挤压过程中,合金组成相中的位错密度随变形量的增加而不断增大,钨颗粒与粘结相及钨颗粒之间的界面成为位错滑移的障碍,位错在滑移过程中遇到界面的障碍而不断地塞积,导致W-M界面结合强度及W-W界面结合强度增大,最终使得合金的变形抗力增大,合金的强度增大.     

PTFE微粉/CF改性PEEK复合材料的摩擦磨损性能

为解决核电水循环系统中鼓型旋转滤网驱动装置的耐腐蚀问题,本文研究了碳纤维和聚四氟乙烯微粉改性的聚醚醚酮复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能.通过机械共混、高温模压的方法,制备了不同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)微粉/碳纤维(CF)/二硫化钼(MoS_2)/聚醚醚酮(PEEK)复合材料.采用拉伸试验机和塑料洛氏硬度计测试其力学性能,采用摩擦磨损试验机测试了复合材料在干摩擦、水润滑和油润滑条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜对其摩擦表面形貌进行分析.结果表明:复合材料在水润滑和油润滑时摩擦系数及磨痕宽度均较小,但水润滑时摩擦系数波动幅度较大且磨痕宽度略高;复合材料在干摩擦条件下的磨损机制以磨粒磨损为主,伴有疲劳磨损,油润滑时摩擦面可形成连续的润滑膜而保持光滑,水润滑时水流冲刷破坏了摩擦面上固体润滑膜的稳定性;CF质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递增,压缩强度达到164 MPa,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的洛氏硬度和压缩强度递减;CF质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数及磨痕宽度下降,PTFE微粉质量分数增加时,复合材料的干摩擦系数下降,达到0.17.     

聚乙烯醇水凝胶/不锈钢摩擦性能研究

利用球-盘摩擦试验机研究润滑状态、载荷、滑动速度和不锈钢球直径对PVA水凝胶/不锈钢球摩擦副摩擦系数的影响.研究结果表明PVA凝胶内的自由水对摩擦副起着良好的润滑作用.在摩擦的起始阶段,干摩擦和润滑剂润滑状态下的摩擦系数相差甚微,随摩擦时间的延长,干摩擦状态下的摩擦系数在短时间内急剧上升,而润滑剂润滑状态下的摩擦系数基本保持不变;摩擦副的摩擦系数随滑动速度和不锈钢球直径的增加而下降,当滑动速度从45r/min升至225r/min时,摩擦副的摩擦系数下降54.24%;摩擦系数随载荷的增加而上升,但在低载荷区,摩擦副的摩擦系数的上升速率明显大于其在高载荷区的上升速率.随着载荷的增加,凝胶中自由水对摩擦副的润滑作用逐渐增强.     

水润滑轴承用聚合物复合材料的摩擦学研究进展

聚合物复合材料因其优异的自润滑、高化学稳定性和减振降噪等特性而备受关注。以水作为工作介质的水润滑轴承具有环境友好、维护成本低及结构设计简单等特点,已被广泛应用于船舶、水电和化工等领域。首先总结了水润滑轴承用聚合物复合材料特性,归纳了聚合物复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能及磨损机制,介绍了提高聚合物复合材料摩擦学性能的常规方法,并进一步探讨了材料内部结构、摩擦界面微观结构与材料宏观摩擦学特性的内在关联。指出促进水润滑聚合物-金属配副摩擦界面原位生长固体润滑特性转移膜,可弥补水膜润滑能力不足、显著提高配副的摩擦学性能,深入研究水润滑状态下复合材料的微观摩擦磨损机制,对于理解水润滑配副的摩擦学机理有重要的意义。     

工艺参数对连续挤压铜/铝复合接触线成形的数值模拟研究

针对铜铝无法复合成形和铜铝结合面不紧密等问题,采用Deform-3D有限元软件,模拟了铜铝复合接触线连续挤压包覆成形过程,研究了成形过程不同模芯端部导流角、复合变形区长度、坯料与模具表面状态和挤压轮转速对铜铝复合接触线包覆质量的影响.研究结果表明:模芯端部导流角度取45°~30°,复合变形区长度L取5 mm,铜铝结合紧密度高,包覆效果好;提高铜线与铝线之间的摩擦,降低模具与铜线之间的摩擦,有利于实现铜铝流动的同步性;适当提高挤压轮转速有利于铜铝结合面紧密度的提高.在TLJ340连续挤压机上进行了铜铝复合试验,试验结果与数值模拟结果相吻合,成功生产出质量合格的铜铝复合接触线产品.     

Cr掺杂类金刚石碳基薄膜在发动机油环境下的摩擦学机制

系统研究了在发动机工作温度(180℃)铬掺杂类金刚石碳基薄膜(Cr-DLC)在聚α-烯烃(PAO润滑油)及含添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的PAO润滑油中的摩擦磨损性能,用多种手段表征分析了Cr-DLC薄膜在润滑油介质中的摩擦机理。结果表明:在含添加剂ZDDP的润滑状态下ZDDP衍生的润滑膜抑制了薄膜表面的石墨化,金属元素的掺入提高了薄膜的表面活性,加速了摩擦界面的化学反应,促进了润滑膜的形成和抗磨产物(CrO_x/CrPO_4)的积累,大大提高了Cr-DLC薄膜的摩擦学性能。     

纳米SiO2对聚丙烯酸酯复合涂层在水润滑下摩擦学性能的影响

考察了纳米SiO₂对聚丙烯酸酯复合涂层在水润滑下摩擦磨损性能的影响。利用FTIR分析纳米SiO₂与聚丙烯酸酯的界面结合;利用SEM观察复合涂层磨损表面,并结合FTIR和摩擦磨损实验分析其磨损机理。结果表明:水润滑时,聚丙烯酸酯在摩擦过程中会发生摩擦化学反应,引起涂层摩擦腐蚀磨损;而纳米SiO₂能与聚丙烯酸酯以化学键的形式结合,它的加入有助于摩擦界面在水介质中形成具有较好减摩作用的表面膜和水分子膜,提高聚丙烯酸酯复合涂层的耐磨性。在水润滑下,当纳米SiO₂的含量较低时,涂层表面的磨损形式为摩擦腐蚀磨损和磨粒磨损;当纳米SiO₂的含量达到5wt% 时,涂层表面形成完整的表面膜和水分子膜,此时涂层具有良好的摩擦学性能。      

管材挤压工艺分析及实验研究

对管材挤压成形进行了工艺分析及实验研究.确定了镁合金、7075铝合金、高温合金等几种材料管材挤压成形工艺参数,分析了管材挤压成形时变形力的变化规律.研究结果表明,管材挤压成形时必须严格控制坯料温度、模具预热温度、润滑方式、挤压速度、挤压比等工艺技术参数.以上工艺参数对挤压力均有不同程度的影响.     

润滑状态下线接触滑动粗糙界面的动摩擦特性研究

滑动粗糙界面的摩擦润滑特性对界面的润滑设计和润滑状态预测具有重要的理论和实际意义。本文通过建立不同润滑状态下的滑动粗糙界面模型,基于界面的法向载荷由润滑油膜和粗糙体共同承担的载荷分配思想,采用Greenwood-Williamson统计模型描述粗糙表面形貌,考虑界面润滑的时变效应和润滑油的粘-压特性,建立了线接触滑动粗糙界面的油膜厚度方程和粗糙体接触压力方程,获得了整个润滑区的润滑油膜载荷比例因子、油膜厚度和摩擦系数随滑动速度的变化关系,推导了界面由混合润滑过渡为液压润滑的临界速度关系表达式,分析了滑动粗糙界面的润滑承载机理,获得了界面油膜厚度、摩擦系数和临界速度随界面形貌参数、法向载荷、润滑油属性参数的变化规律,为机械结构的界面润滑设计、润滑状态预测和润滑优化提供理论和实验参考。     

流体润滑工况下复层烧结材料的润滑特性

为解决烧结材料工作过程中形成的动压油膜易渗流进多孔基体进而导致润滑性能变差的问题,采用粉末冶金工艺制备了具有不同孔隙结构的复层烧结材料,以期实现高承载能力与良好润滑性能的统一。首先,基于Darcy定律建立了极坐标下该复层烧结材料的流体润滑模型,利用有限差分法进行数值模拟,考察了不同转速下表面Darcy流动对油膜润滑特性的影响;然后,在油润滑工况下进行端面摩擦试验,以验证模拟结果。结果表明:复层烧结材料的油膜润滑性能明显优于普通单层烧结材料,且在一定孔隙率范围内,随着表层孔隙率降低,复层烧结材料的润滑性能变得更好;计入表面Darcy流动时复层烧结材料的油膜润滑性能相对改善,改善效果随转速增加而渐趋显著;摩擦试验与数值分析所得结论具有较好的一致性。研究工作可为复层烧结材料的摩擦学性能分析与结构设计提供一定的理论基础。      

Experimental analysis of nanomechanics of spherical titanium oxide nanooils in reducing friction

This work explores the nanomechanics of sphere titanium oxide nanooils in reducing friction between two pieces of cast iron. A friction test is performed using an ATE-77 Reciprocal Tribological Tester made by Cameron-Plint Tribology Limited, England. The friction between two pieces of cast iron was determined 25-135 degrees C using home-made titanium oxide nanooils. In elastohydrodynamic lubrication (EHL), the lubricant is subjected to enormous pressures, there is considerable local heating, and the assumption of constant viscosity no longer holds up. The derivation of the governing equations for elastohydrodynamic lubrication, the pressure and temperature dependence of viscosity is recognized after the lubrication thin film approximation has been made. The viscosity of the nanooils consistently exceeded that of the paraffin oil enlarging the partial EHL area with a complete lubricating film between two move iron surfaces. The spherical geometry of TiO2 nanoparticles caused them to act as a rolling medium when the machine parts move which is in the solid friction area. Because they provide a rolling function, spherical titanium oxide nanoparticles have feasible tribological and lubrication applications in the mechanical industry to reduce noise, vibration and friction wear.     

Influence of Lubrication Performance on the Service Life of Rolling Mill Bearings

In order to confirm the early failure cause of a four-row cylindrical roller bearing at the backup roll position of a six-high cold sheet mill, its lubrication behavior under harsh operating conditions is investigated. Through establishing and solving the Elastohydrodynamic Lubrication （EHL） model of the roller-inner raceway contact region, the minimum oil film thickness and the real lubrication performance are achieved. The results show the bearing failures come from the poor oil film thickness in the case of high temperature and low rotational speed, which leads to contact wear. So various approaches to improve bearing life via improving lubrication are compared. It has been proved decreasing surface roughness of both contact bodies is an effective way.     

铜箔轧制润滑状态与表面质量的研究

使用不同运动粘度的轧制油和在不同道次压下率条件下进行了铜箔冷轧实验。利用激光扫描共焦显微镜(LSCM)和表面粗糙度仪对铜箔轧后表面形貌进行了表征,得到铜箔轧制变形区膜厚比和摩擦系数。研究了轧制油运动粘度,道次压下率对铜箔轧制变形区油膜厚度、表面粗糙度和前滑值的影响,并从膜厚比、摩擦系数和表面质量3个方面对不同润滑条件下铜箔轧制变形区的润滑状态进行了界定。结果表明,轧制油运动粘度γ40≤15mm2/s时,膜厚比λ→0,摩擦系数μ≈0.1～0.2,属于边界润滑状态,表面质量较好;道次压下率20%<ε≤60%时,膜厚比λ→0,摩擦系数μ>0.1,属于边界润滑状态,表面质量较好。为得到高表面质量的铜箔,轧制油运动粘度应控制在10mm2/s左右,道次压下率控制在30%左右,也即,使铜箔轧制润滑状态控制在边界润滑状态为最佳。     

摩擦振动时频图像特征提取

针对摩擦振动特征难以有效提取的问题,提出利用连续小波变换（ＣＷＴ）时频谱图像和图像处理技术提取摩擦振动特征参数的方法。运用ＣＷＴ变换绘制６Ｓ５０ＭＣ船用柴油机缸套－活塞环试样摩擦振动信号的时频谱图,再用图像分割技术提取振动特征体及相应的特征参数,探讨特征参数与不同润滑剂润滑条件下缸套－活塞环摩擦振动特性的内在联系。结果表明,随着摩擦磨损过程的进行,摩擦振动信号特征参数出现规律性变化;不同润滑工况下的特征参数呈现出明显的差异,反映了摩擦磨损的状态。振动特征体特征参数能定量刻画摩擦振动信号的特征。     

X光电子能谱分析边界润滑膜特性的研究

用剖面X光电子能谱分析研究了边界润滑膜的元素组成,化学状态以及对应的含量。结果表明,边界润滑膜由吸附层和边界润滑层组成;表面膜所含元素的化学状态与其位置有关,特别是元素S,N和B在表层和边界润滑层中存在的化学状态有很大的差异,由表及里,有机产物逐渐减少,Fe的S,N和B的无机化合物逐渐增大。     

颗粒间摩擦对颗粒流润滑影响的力学机制

颗粒流润滑是一种可用于苛刻工况环境的新型润滑方式,颗粒间摩擦对颗粒流润滑影响的规律和特性是阐明颗粒流润滑理论的关键科学问题,也可以为极端工况环境下颗粒流润滑轴承的设计和参数选择提供技术支持。为了分析颗粒间摩擦对颗粒流润滑系统宏、微观特性以及下摩擦副与颗粒润滑介质间摩擦的影响规律,构建了颗粒流润滑离散元数值模型,并对该问题进行了分析和研究。研究结果表明:颗粒间摩擦对颗粒流润滑系统的减摩润滑特性具有显著影响,下摩擦副和颗粒润滑介质之间的平均摩擦系数会随着颗粒间摩擦的增大而增大;颗粒流润滑系统内的微观配位数和滑动率均随着颗粒间摩擦系数的减小而增大;颗粒润滑介质在摩擦副间隙的宏观流动行为具有明显的分层特性,且宏观流动速度随着颗粒间摩擦的增大而减小,进一步的分析结果表明:颗粒润滑介质的波动速度是直接反映其宏观流动速度快慢的关键性参数。     

Investigation of thick CVD diamond film with SiC interlayer on tungsten carbide for possible usage in geologic explorations

Diamond film on high-Cobalt containing tungsten carbide is explored for specific geologic explorations. A 153 μm thick diamond film was synthesized using a SiC interlayer, and its micro-structural and frictional properties were investigated accordingly. The results show that: (i) the film exhibits a well-grown and dense columnar structure in the depth direction, and its preferred crystallographic orientation lies at 2θ = 75.2° for the diamond plane (220); (ii) an approximately 7-μm-thick intermediate SiC layer between the film and substrate buffers Cobalt diffusion is evidently favorable for depositing diamond film; (iii) a sharp peak around 1332.7 cm⁻¹ in Raman spectra indicates that the film possesses the distinct diamond nature, and it is mainly composed of diamond crystallites in quality; and (iv) the average friction coefficients in three environments are 0.134 in dry friction, 0.0413 in oil lubrication, and 0.184 in mortar.