边界润滑条件下表面微细织构减摩特性的研究

表面织构(Surface texture)已被证明是一种提高表面承载力和改善表面摩擦学特性的有效方法。然而在边界润滑条件下,织构对表面摩擦性能的影响机制仍未明确。利用纳米压痕仪在碳钢表面制作了具有不同密度和深度(125~500nm)的划痕的点阵,并通过改进的四球试验机对其在边界润滑下的摩擦性能进行了评价。试验载荷为100~300N,相对滑动速度为0.19~1.33m/s。研究发现:在边界润滑条件下,深度为125nm的低密度"划痕"点阵具有良好的减摩效果。     

铟强化椭圆复合表面织构润滑计算

提出铟强化椭圆复合表面织构润滑计算模型,当两表面间的润滑油膜厚度远小于椭圆表面织构单元的凹槽深度,应采用Reynolds方程;当润滑油膜厚度大于织构单元的凹槽深度,应采用动量方程进行计算;并应根据形貌类型几何参数摩擦工况接触方式界面材料性能润滑油以及环境影响等因素进行修正。     

机械零件织构化表面减摩性能研究进展

表面织构作为一种新兴的表面技术,良好的减摩效果引起国内外学者的广泛关注,现已被大量应用于工程领域。然而织构化表面的减摩效果受众多因素影响,不同工况因其特有的属性,表面减摩机制亦各不相同,对织构化表面提升材料的减摩耐磨机制尚不明确。从不同工况下织构的减摩性能出发,探究其减摩机制的异同并分析其原因,归纳不同类型织构的减摩理论及存在的问题;对当下织构加工方式优劣进行分析,并对织构技术未来的发展趋势进行展望和预测。     

表面织构在脂润滑条件下的摩擦性能研究

采用声光调Q二极管泵浦Nd:YAG激光加工系统在H13钢表面加工出不同密度的织构,以润滑脂作为润滑剂,利用MMW-1A型微机控制万能摩擦磨损试验机考察表面织构在不同载荷、不同转速条件下的摩擦磨损特性。实验结果表明:在脂润滑条件下表面织构能有效改善摩擦副表面的摩擦性能;与光滑无织构试样相比,表面织构试样的摩擦因数显著降低;一定范围内,随着织构密度的增加,平均摩擦因数呈现出先减小后增大的趋势,且织构密度为10%时的平均摩擦因数最小,最小平均摩擦因数为0.18,较光滑无织构试样减小32.23%;摩擦因数随着试验载荷的增大而减小,但随着转速的增加呈现出先减小后增大的变化趋势。     

脂润滑条件下表面织构对滑动表面承载性能的影响

为了研究脂润滑条件下表面织构对滑动表面承载性能的影响,设计球缺形、等边三角形、椭球缺形、圆台形、等腰梯形和直角三角形等6种不同形状的表面织构,利用CFD软件分析6种表面织构在相同深度和面积占有率下的承载性能,发现等边三角形织构的承载能力最强。针对等边三角形织构,探讨织构深度、面积占有率以及摩擦副表面间隙对其承载力的影响,结果表明:在一定的织构面积占有率范围内,承载力随着面积占有率的增加而增大;在相同面积占有率的条件下,承载力随织构深度大致呈现出先减小、后增大、再减小的变化规律;摩擦副表面间隙越小,其承载力越强。     

激光表面织构参数对乏油润滑下钢球-钢盘摩擦学性能影响

通过改变激光打标机的加工参数对微织构形貌进行优化改进,并利用可控气氛微型摩擦磨损实验仪研究乏油条件下表面微织构不同参数对其摩擦学性能的影响,用微机万能工具显微镜测试表面微织构形貌、磨斑直径、磨痕,并计算得到钢球磨损量。结果表明：当线间距取值0.01 mm,开光延时为-91 μs,关光延时为114 μs,结束延时为112 μs,拐角延时为97 μs时,加工的钢盘三角形微织构的形貌质量比默认参数时高;5个参数对表面微织构形貌〖JP2〗质量影响程度的先后顺序为：拐角延时＞开光延时＞关光延时＞线间距＞结束延时;在载荷8.82 N、转速400 r/min乏油润滑条件下,三角形织构摩擦因数和磨损量最小的参数组合为深度18~23 μm,尺寸150 μm,间距250 μm。表面微织构抗磨减摩机制是由流体动压效应、减小接触面积、提供“二次润滑”及收集并储存磨粒等多个机制共同作用的结果。     

粘结固体润滑涂层在油润滑条件下的摩擦学性能

为了探讨粘结MoS2基固体润滑涂层在油润滑条件下的抗磨减摩性能,采用MHK-500型摩擦磨损试验机对粘结MoS2基固体润滑涂层在4种常用油(液体石蜡、RP-3煤油、4050滑油和CD-40柴油)润滑下的摩擦磨损性能进行了研究,考察了速度和载荷对润滑涂层在4种不同的常用油润滑下的摩擦磨损性能。结果表明,在低载荷(320N)试验条件下,4种常用油润滑下涂层的耐磨性比干摩擦下得到显著的提高,摩擦因数从0.12降低到0.08左右;但在高载荷(1100N)下,油润滑对涂层的摩擦磨损性能没有明显的改善。只有在合适的载荷下,固/油复合润滑技术可明显改善摩擦副的润滑性能。     

边界和混合润滑下仿鲨鱼皮织构的减摩性能

鲨鱼皮体表的盾鳞结构上呈现细小的肋条,形成了一种非光滑表面的沟槽,并具有明显的减阻效果。探究盾鳞结构的表面特征,将其应用到机械表面摩擦中达到减摩效果。根据肋条曲线拟来进行拟合,重新构建仿鲨鱼皮织构表面模型,并在45钢表面制备出织构化的试样;之后采用MM-P2摩擦磨损试验机,考察织构化对光滑表面摩擦性能的影响;研究结果明:200N载荷条件下,凸起型织构的45钢表面,相比未织构表面,仿鲨鱼皮织构面的摩擦系数在边界润滑和混合润滑下分别降低9.52%和11.06%。     

往复运动下圆凹坑形表面织构减摩性能研究

为研究圆凹坑形表面织构在往复运动下的减摩性能,尤其是织构面积率对摩擦因数和润滑状态的影响,在UMT-Ⅲ型摩擦试验机上进行往复式摩擦试验.试验中采用的摩擦副材料为Cr12与45#钢,在45#钢上加工出面积率为2％、6％、10％的圆凹坑形织构.保持运动频率不变,在不同载荷下试验,研究织构面积率在不同载荷下的减摩性能;然后改变往复运动频率,在固定载荷下试验,采用频率参数作为速度参数计算动压参数,绘制Stribeck曲线,研究织构面积率对润滑状态的影响.结果表明:当载荷较小时,较大面积率的表面织构减摩效果较好,当载荷较大时,表面织构具有增大摩擦力的作用,即表面织构的减摩效果对载荷敏感;在较小的载荷下,面积率较大的表面织构可以在较低的运动频率下进入流体润滑状态.     

表面形貌在乏油润滑时的最大静摩擦力研究

采用磨削和刮研方法加工了2种表面形貌,并在乏油情况下进行了这2种形貌的最大静摩擦力实验。结果表明,刮研形貌的最大静摩擦力较磨削形貌小,约为后者的77%。且刮研表面有鱼鳞状浅坑形貌,实验观察到小气泡在刮研形貌上的浅坑中稳定存在。分析认为,该小气泡在一定的条件下有助于承载并减小最大静摩擦力。     

线接触摩擦副织构化表面动压润滑性能

为研究线接触摩擦副织构化表面动压润滑性能,建立其理论模型,并运用多重网格法进行数值分析,探讨工况参数(载荷、转速)和微织构参数(面积占有率、深径比)对表面油膜压力的影响;在MMW-1A摩擦磨损试验机上研究微织构面积占有率与摩擦因数的关系。结果表明,线接触条件下微织构化表面的油膜平均压力随着载荷和转速的增大而增大,随着微织构面积占有率的增大而先增大后减小,随着深径比的增大而减小;而摩擦因数随着微织构面积占有率的增大而先减小后增大再减小;存在最优的微织构面积占有率,使得油膜平均压力最大和摩擦因数最小。试验结果较好地验证了数值模拟结果,表明线接触摩擦副织构化表面具有较好的减摩特性。     

双疏铝合金表面的水/油润滑摩擦学性能

利用激光加工在5083船用铝合金表面构建间距为100μm的点阵和网格微结构,将Si O2纳米粒子涂覆在微结构上构建微纳结构,制备出双疏铝合金表面。采用接触角测量仪测量其表面接触角和滚动角,采用多功能摩擦磨损试验机探讨其在水润滑和油润滑条件下的摩擦学性能。结果表明,网格表面的超疏水/疏油性能比点阵表面更强,水接触角达到159.9o,对十六烷的接触角达到147.0o。随表面疏水和疏油性能的提高,摩擦因数减小,磨痕深度变浅,宽度变窄。油润滑条件下的摩擦因数显著小于水润滑条件下的,且波动性更小,磨痕也更浅更窄。水润滑条件下,点阵表面的摩擦因数大于网格表面;而油润滑条件下,点阵表面的摩擦因数小于网格表面。     

微造型结构表面流体动力润滑分析

通过对真实激光微造型表面进行模拟,提出一种用正弦旋转面模拟微造型凹坑形貌的方法;通过建立的微造型表面方程,采用多重网格法计算有限宽规则凹坑表面的流体动力润滑,证明凹坑能在相对运动中引起流体的动压效应。讨论凹坑深度与膜厚比值对流体动压润滑的影响,表明当凹坑深度相对于初始膜厚足够大时,流体动压效应才能得到很好的体现。通过对不同凹坑直径的实验,证实微造型结构表面在减磨中的作用,并获得减磨效果最好的最优凹坑直径。     

生物法制备的纳米FeS颗粒的减摩性能研究

采用从电镀污泥中分离的一种厌氧杆菌制备FeS纳米微粒;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对其成分、形态及粒径进行表征;采用面-面接触形式在MM-W1立式万能摩擦磨损试验机上研究纳米FeS颗粒作为润滑油添加剂在10W-40发动机油中的减摩性能;基于SEM和二次离子质谱(SIMS)对磨损表面的形貌及成分分析,讨论纳米FeS颗粒作为润滑油添加剂的减摩机制。结果表明:微生物法制备的非定型结构的FeS球状颗粒直径在50~100nm之间;添加纳米FeS可使10W-40发动机油的摩擦因数下降43.7%~77.5%。推测是由于摩擦过程中纳米FeS吸附于摩擦副表面阻碍摩擦副的直接接触,并且形成具有持续减摩作用的减摩层。     

激光微造型表面固体润滑性能研究

采用声光调Q二极管泵浦固体光源(DPSS)Nd:YAG激光器,在45#钢试样表面进行表面微造型加工。以聚酰亚胺(PI)和二硫化钼(MoS2)复合固体润滑材料作为固体润滑剂,通过两步加温固化黏结工艺成功制备微造型固体润滑试样。在MMW-1A型摩擦磨损试验机上进行光滑无润滑试样、光滑表面固体润滑试样和微造型固体润滑试样的摩擦性能对比试验,以及微造型固体润滑试样在不同转速和压力下的摩擦性能试验。结果表明,在经过激光加工的微凹坑中填充复合固体润滑材料的试样,在摩擦过程中微凹坑中填充的固体润滑材料能有效转移到在摩擦表面,补充消耗掉的润滑材料,因而表现出更好的摩擦学性能。     

Tribological Performance of CuPb Alloy under Seawater Lubrication

In this article, the tribological behaviors of Cu–30wt% Pb (denoted as CuPb) alloy sliding against aluminum bronze ZCuAl9Mn2 lubricated by seawater were investigated. It was found that the friction coefficients decrease with increasing load and sliding speed, and the wear rates increase slightly with applied load but decrease with sliding speed. The low friction coefficient and wear rate can be attributed to the seawater as a lubrication medium, which has lubricating, cooling, and corrosive effects on the sliding couple.     

PTFE粉末颗粒流润滑方式下的润滑性能*

为探究颗粒流润滑方式下聚四氟乙烯（PTFE）粉末的润滑减磨性能,在不同载荷及干摩擦和PTFE粉末润滑条件下进行氮化硅摩擦副摩擦磨损实验,分析不同载荷下PTFE粉末润滑对试样摩擦学特性的影响,通过扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线能谱仪（EDS）分析试样在不同润滑条件下的磨损及润滑机制。结果表明：PTFE粉末润滑条件下的摩擦因数要明显低于干摩擦条件下的摩擦因数,且在实验时间内PTFE粉末保持润滑持续稳定;在滑动摩擦过程中,PTFE粉末由于压力作用,形成一层转移膜粘附在试样表面,使摩擦因数处于一个持续较低的状态,对试样起到良好的润滑和保护作用;随着载荷增加,转移膜的覆盖面积和连续性先变好后变差,导致在PTFE粉末润滑条件下的摩擦因数也先降低后升高。因此,颗粒流润滑方式下PTFE粉末具有良好的润滑和减磨效果,具有十分广泛的应用前景。     

碳化硅陶瓷的水润滑特性及其表面微细织构的优化设计

采用在碳化硅（SiC）陶瓷表面加工表面织构的方法来提高水润滑下SiC陶瓷的承载能力。表面织构由两种直径不同的凹坑阵列混合而成,目的在于利用不同的凹坑阵列分别促进表面间流体动压力的产生和表面跑合的进程。制作了直径为350μm和边长为40μm的凹坑以及由它们混合而成的表面织构,对SiC陶瓷表面的摩擦学特性进行了测试,并以摩擦因数突然上升时的载荷作为指标评价了上述几种表面的承载能力,结果表明,混合有不同尺寸凹坑的织构与具有单一尺寸凹坑的织构相比,承载能力显著提高。     

三种固液复合润滑系统的真空边界润滑特性

为研究MoS2/815Z、MoS2/RP4751和MoS2/RIPP4758三种固液复合润滑体系在真空边界润滑工况下的润滑特性,对三种固液复合润滑体系进行了真空往复滑动摩擦试验和真空螺旋轨道摩擦(SOT)试验研究,并对SOT试验后的球盘摩擦副平盘表面进行扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱仪(EDS)分析.试验结果表明...