不同材料模型的超弹TiNi合金法向接触的有限元分析

采用多线性弹性和双线性等向强化两种材料模型，对在法向力载荷作用下的TiNi形状记忆合金进行有限元模拟。结果表明：多线性弹性模型不适合用来分析TiNi合金的超弹性；而通过用最大弹性变形量(与屈服极限对应的极限应变值)来模拟TiNi合金的超弹性，采用双线性等向强化模型可以描述TiNi合金的超弹性与产生的最大Von Mises弹性应变及最大Von Mises塑性应变之间的关系，能够为以TiNi合金作为机敏材料、耐磨材料及耐磨膜层材料设计提供依据。最后，在该材料模型下，将用有限元方法与用纳米力学探针得到的位移与载荷关系曲线进行对比，两者相差不大。     

表面纹理和表面膜对Ti6Al4V合金空蚀特性的影响

为研究表面纹理和表面膜对材料抗空蚀特性的影响,采用激光表面改性的方法对Ti6Al4V合金进行纹理加工,在纹理加工试样上采用自组装技术制备自组装分子膜。采用接触角测量表征试样的表面特性,通过对试样的抗空蚀特性进行测试和对试样空蚀前后的表面形貌进行观测,分析试样的空蚀发生机制。结果表明,Ti6Al4V试样上激光加工表面纹理可显著提高其抗空蚀能力,纹理加工试样上制备自组装分子膜,由于具有疏水特性可以进一步改善试样的抗空蚀能力;网格纹理试样的抗空蚀能力由于表面硬度高、硬度梯度大及突起高硬度点分布均匀而强于直线纹理试样;沉积薄膜纹理试样的抗空蚀能力随着间距的增大而增大,未沉积薄膜试样的抗空蚀能力随着间距的增大而减小。     

常压等离子体渗氮主要工艺参数分析

利用介质阻挡放电，进行了常压非平衡等离子体渗氮，着重讨论了有关工艺参数的影响情况。正交试验结果表明，合理选择放电电压、放电间距和渗氮温度是获得良好渗氮层的关键。在本工艺条件下，适当减小放电间隙，增大电场强度，可以明显提高渗层的硬度和深度。     

超弹TiNi形状记忆合金滑动接触机敏摩擦学特性的有限元分析

通过用有限元法对具有超弹性的TiNi形状记忆合金的滑动接触摩擦过程进行模拟,发现在屈服极限和载荷一定时,产生的最大Von mises应力随着弹性模量的增加而增加;产生的最大Von mises弹性应变随着弹性模量的增加而减少;产生的最大Von mises塑性应变随着弹性模量的增加而增加.并把所得结论与TiNi形状记忆合金的机敏摩擦学特性相联系,认为该合金的机敏摩擦学特性是其具有良好耐磨性的原因.     

自修复添加剂的热处理及其分散性研究

采用差热-热重分析仪(DTA-TG)研究了自修复添加剂-蛇纹石粉体的热处理过程;采用X射线衍射仪(XRD)和红外光谱分析仪研究了其相变情况;采用不同的分散剂对蛇纹石粉体和热处理后粉体进行表面修饰,使用红外光谱仪分析了它们的分散特性;采用MM-200摩擦磨损试验机研究了表面修饰后粉体的自修复特性。结果显示:蛇纹石粉体在795℃发生相变生成非晶态的顽火辉石和镁橄榄石并且在890℃发生晶化反应;油酸与蛇纹石粉体表面的羟基发生酯化反应;钛酸酯偶联剂NXT-105与热处理前后粉体不但发生了物理吸附,并且与粉体表面的羟基发生了化学反应,因此,添加剂在润滑油中具有更好的分散性;钛酸酯偶联剂修饰后的粉体,不管是热处理前还是热处理后都能在摩擦磨损过程中在磨损金属表面生成自修复膜。     

硅酸盐粉体作为润滑油添加剂在金属磨损表面成膜机制

在润滑油中添加蛇纹石硅酸盐粉体,采用MM-200摩擦磨损试验机研究了45#钢-45#钢摩擦副磨损表面的自修复陶瓷膜层形成机制,借助SEM及EDAX测试分析自修复陶瓷膜层的表面形貌及表面成分组成。结果表明摩擦能量对硅酸盐添加剂在磨损表面形成自修复膜层有很大的影响:自修复膜层为氧化物陶瓷材料,主要成分来自于硅酸盐添加剂。在低载荷300 N时,摩擦因数减小,硅酸盐添加剂不能转移到磨损表面,不能形成自修复膜层,仅仅起到减磨作用。下试样的失重随磨损时间增加而增加;在试验时间为20 h时,试样失重达到最大值,随后试样的失重反而减小。在载荷为600 N、900 N,试验时间30 h摩擦磨损后,在金属表面形成自修复保护膜,磨损表面比较平整光滑,无明显的片层剥落和犁沟,摩擦发生在自修复陶瓷材料之间,摩擦因数增加。硅酸盐添加剂在机械剪切作用下变形,在金属的磨损表面上铺展,并且在摩擦磨损过程中不断向摩擦表面转移,形成了均匀光滑的自修复膜层。自修复膜层隔离了金属摩擦表面的直接接触,摩擦磨损发生在自修复膜层之间,有效地降低了金属的磨损。     

MB8镁合金疏水/超疏水表面制备与微摩擦特性研究

通过微弧氧化技术在MB8镁合金表面形成微细表面结构,再利用自组装方法在微弧氧化层表面制备1H,1H,2H,2H-全氟葵烷基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜。采用扫描电镜、表面粗糙度仪、X射线衍射仪、表面硬度仪、接触角测量仪和UMT-2型摩擦磨损试验机评价膜层形貌结构、力学特性、润湿性及其微摩擦学特性。结果显示,镁合金表面经微弧氧化处理和自组装分子膜修饰后,表面润湿性经历了由亲水到超亲水再到超疏水的转变过程。超疏水表面的获得是由微弧氧化处理得到的表面粗糙结构和低表面能物质自组装分子膜共同作用的结果。对试样进行摩擦磨损测试的结果显示,致密层和疏松层以及经自组装分子膜修饰后的膜层均具有比镁合金基底更好的抗磨性能;基于自组装技术制备的疏水、超疏水表面形成的边界润滑膜在一定载荷条件下均能有效地减少基底的摩擦系数,边界润滑膜失效后,基底表面特性占主导地位。     

密炼机转子用几种堆焊涂层的磨损特性研究

采用球盘摩擦副对密炼机转子用3种堆焊涂层的磨损特性进行了研究.结果表明,高铬堆焊涂层由于自动堆焊过程中温度过高而产生过热,出现粗大枝晶组织,硬度较低,耐磨性较差.而手工堆焊涂层形成细小的等轴晶,硬度较高,耐磨性较好.     

钛金属薄膜上两种短链自组装分子膜的制备与摩擦特性

采用自组装技术在钛金属薄膜上制备了两种分子链长相同、官能团不同的自组装分子膜,并对其进行了不同时间的紫外照射,对钛金属薄膜和自组装分子膜进行了表征和摩擦特性测试,研究了紫外照射、官能团、滑动速度和载荷对自组装分子膜摩擦特性的影响,结果表明:通过紫外照射钛金属薄膜表面羟基化、自组装分子水解及自组装分子缩合可在钛金属薄膜上制备结构致密的自组装分子膜,制备的两种短链自组装分子膜可降低钛金属薄膜的摩擦特性,APS自组装分子膜的摩擦特性优于MPS自组装分子膜的摩擦特性,紫外照射5 min的自组装分子膜表面吸附的有机杂质被蒸发掉,对针尖的黏着力减小,从而导致针尖的变形减小,摩擦力最低,而紫外照射15 min的自组装分子膜致密的网状结构被破坏,减弱了自组装分子膜的润滑效应,两种自组装分子膜的摩擦力随着滑动速度的增加略呈上升趋势,随着载荷的增加略呈下降趋势,但是变化不大.     

微等离子体氧化制备TiO2薄膜的结构特性

利用微等离子体氧化方法在纯Ti金属表面生长出一层厚度达20μm的陶瓷氧化膜，并用X射线衍射、扫描电镜初步研究了氧化膜的组织结构和表面形貌。在不同电解质溶液条件下，得到3种不同类型结构组成的氧化膜：单一TiO2的锐钛型结构、TiO2锐钛型 金红石型的混合相结构、单一TiO2金红石结构。TiO2单一的锐钛型结构的氧化膜薄膜比较粗糙，TiO2金红石结构的氧化膜表面比较平滑，而混合相结构陶瓷膜的表面层为疏松的锐钛型结构TiO2，亚表层为金红石结构的TiO2。