基础油中金刚石纳米颗粒润滑性能和导热性能的分子动力学分析*

为了研究纳米颗粒对基础油液热导率的影响,在基础油蓖麻油酸中加入不同体积分数和粒径的纳米金刚石颗粒,采用LAMMPS和分子动力学的研究方法,对粒子数密度以及粒子的径向分布规律、导热系数进行研究。结果表明:加入纳米颗粒的纳米流体的热物理性质受到多方面的影响,其中包括纳米颗粒体积分数及粒径等;随纳米粒子体积分数的提高纳米流体的热导率呈近似线性增加,随着纳米粒子粒径的减小,纳米粒子润滑膜的承载能力增强。纳米润滑膜能承受很高的外界冲击力,这有助于减小两作用面之间的摩擦,减小表面磨损;加入纳米颗粒的润滑油会减小摩擦副之间的摩擦和增强散热,提高热导率。     

纳米铜对蓖麻油酸流体热导率提升机制的分子动力学模拟*

为了研究铜纳米粒子对蓖麻油酸基础流体热导率提升的作用机制,基于分子动力学模拟(MD)方法,以铜纳米粒子直径、添加量、形状、布朗运动及系统温度为变量,对纳米流体热导率的影响机制进行研究。结果表明:纳米粒子的布朗运动会提高纳米流体的热导率;纳米铜(Cu)的加入改变了蓖麻油酸基流体的部分区域密度,产生的液体吸附层对基础流体导热性有阻碍作用;纳米流体的热导率随纳米粒子直径、添加量、系统温度的增加而增加;当纳米粒子体积相同时,表面积大的形状会提高热导率。     

金属切削过程中的刀具磨料磨损研究

为了研究切削过程中刀具的磨料磨损,通过热等静压技术分别制作了Al_2O_3含量为0%、0. 5%、1%和2%的珠光体钢工件,然后用同种刀具切削这些工件。通过扫描电镜观察实验后的刀具和磨屑,并加以分析,得到以下结论:刀具的后刀面磨损随着磨粒含量的增加而明显增大,而刀具的前刀面磨损会随磨粒含量的增加有微弱的减小。温度增加会使刀具磨损增加;金属切削过程中磨料磨损率在初始阶段较高,但随着切削时间的增加会明显降低。     

具有晶体学各向异性特征的DD5镍基单晶高温合金铣削力建模

为了探究具有晶体学各向异性的DD5镍基单晶高温合金铣削力特征,基于分子动力学仿真、派纳力计算表达式、定向切割方法及槽铣实验,通过对单晶合金铣削变形机理的初步探索,对沿刀具进给方向的铣削力进行了定性建模,并对在(001)晶面上沿不同晶向方向进给铣削槽底表面质量进行了评价。研究结果表明,加工过程中切屑的形成是刀具对滑移面上层错的破坏和切屑原子沿滑移面攀升两种行为的综合,由于刀具前方大体积层错结构的破坏,加工进入稳定阶段。基于滑移系和有效分切应力理论,发现在(001)晶面上沿各晶向进给的铣削力均在18~27 N低水平区间内波动,铣削力、表面粗糙度、进刀轨迹间距和微观峰谷高度差均从［110］晶向向［470］、［100］和［740］、［010］两个晶向方向递增,因此,在DD5镍基单晶高温合金铣削加工过程中,沿［110］晶向的铣削加工可表现出最佳的铣削性能。     

DD5镍基单晶高温合金铣削亚表面损伤研究

为探究DD5镍基单晶高温合金铣削亚表面损伤特征，基于定向切割方法及槽铣实验，通过对热处理前后不同铣削参数条件下DD5纵截面微观金相结构的观测及维氏硬度检测，对被加工材料变形层特征和再结晶行为进行研究，并提出了相应的抑制方法。结果表明，铣削参数、冷却方式及晶向条件对DD5表面硬化率具有重要影响，其表面沿法向方向的硬度变化趋势为“硬化—软化—硬化”，说明在热软化和应变硬化的竞争机制下铣削变形层是由应变硬化造成的，且该区域发生了金相组织变化，提高了材料的抗腐蚀能力;沿［110］晶向进行切削轨迹规划及采用水基微量润滑对变形层的抑制是有益的;在所设计的各种工艺参数条件下，铣削加工过程无法提供足够的形变储存能来促进DD5在1300 ℃的传统和真空热处理条件下再结晶的发生。     

DD5镍基单晶高温合金高速铣削判据及切屑毛边成形机理研究

为改善DD5镍基单晶高温合金难加工特性，基于绝热剪切理论，以切削速度为变量，采用单因素实验及有限元仿真方法，提出了高速铣削判据及切屑毛边成形机理。根据切屑锯齿间距和锯齿化程度的测量结果,当切削速度达到37.7 m/min时，切屑自由表面从片层状结构转变为明显的锯齿状结构，由此判断切削进入了高速区。切屑边缘与绝热剪切带交汇处凹槽侧面的应力集中触发了切屑纵向裂纹的形成，而纵向裂纹的扩展引起了切屑横、纵两向应力分布的变化，从而导致切屑横向裂纹的产生；切屑侧面横、纵两向裂纹的形成和扩展是切屑毛边形成的主要原因。随着切削速度的增大，毛边形态由平整的梯形转变为狭长且有缺陷的三角形。相比于传统加工，高速加工有益于切削力的减小及切屑毛边高度和间距的下降，同时可抑制侧向裂纹的扩展。