身管材料的高温氧化行为

随着对火力打击要求的提高、大威力火炮的发展、身管材料的高温氧化日益严重,严重影响武器性能的发挥,甚至导致武器报废。但目前对身管材料的抗氧化性能研究较少。针对3种身管材料PCrNi3MoVA钢、30SiMn2MoVA钢和MPS700钢,研究其在600℃空气条件下的抗氧化性能和氧化机理。通过扫描电子显微镜、能谱和X射线衍射仪分析了氧化层的截面形貌和物相,分析其氧化动力学行为。研究结果表明:随着氧化时间增加,3种钢的氧化膜厚度逐渐增厚,厚度增加率逐渐降低,3种身管钢的氧化动力学曲线都符合氧化膜抛物线生长动力学规律;在600℃高温下,PCrNi3MoVA钢中的内氧化层形成了具有网络结构的粘附层,该网络结构主要由富含Ni和Cr的尖晶石氧化物组成,而该粘附层并不能成为防止氧化的屏障;30SiMn2MoVA钢氧化层的内层为Si氧化物的多孔聚集区,结构较为松散,氧化物剥落较为严重;MPS700钢的内氧化层形成了富含Cr的保护性氧化层,有效的阻碍了氧化的继续进行;同时,Mo稳定了氧化膜,间接提高了抗氧化性;综合对比,由于Cr、Mo等合金元素的综合作用,在高温工况下MPS700钢比PCrNi3MoVA钢和30SiMn2MoVA钢能够更好地形成致密的氧化层,从而可降低基体的高温氧化和磨损程度,更有适用于制备长寿命、高可靠性身管材料。

15#航空液压油的摩擦磨损性能研究

15#航空液压油是航空领域广泛应用的1种特定型号的液压油.本文中使用MCR302流变仪测量了该液压油的黏温曲线,并选用GCr15钢球通过四球摩擦磨损试验机采用单因素变量法研究了不同载荷、温度和转速对摩擦磨损的影响.同时,使用光学显微镜、白光三维表面形貌仪、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析仪对钢球表面的磨斑进行微观观察,并分析其磨损机理.试验结果显示,在不同载荷下,摩擦系数相对稳定,但随着载荷的增加,磨斑直径(WSD)逐渐增大,磨损程度变得更严重.随着温度的增加,摩擦系数较为稳定,但液压油的黏度逐渐减小,导致无法形成有效的摩擦反应膜,使磨损现象变得更加显著,尤其在75~100℃范围内,磨斑直径的增长速率最为显著,增加了约60%.随着转速的提高,摩擦系数首先保持不变,然后逐渐减小,而磨损率逐渐降低.润滑状态逐渐从边界润滑过渡到混合润滑和流体动压润滑.

高温环境Si_(3)N_(4)陶瓷与M50钢材料的球盘配副与润滑油量对摩擦学行为的影响研究

针对耐高温轴承的高温润滑问题,采用SRV-Ⅳ微动摩擦磨损试验机对轴承用材料Si_(3)N_(4)陶瓷和M50钢展开了高温控油摩擦磨损试验,之后对不同的配副方式进行了高温足量油、乏油的摩擦磨损对比试验.控油试验结果表明:200℃、足量油润滑条件下,Si_(3)N_(4)(球)-M50(盘)配副相较于M50钢自配副具有更低的摩擦系数和盘磨损率.M50钢自配副磨损率更容易受到润滑油量的影响.这是由于Si_(3)N_(4)(球)-M50(盘)配副的M50盘表面在摩擦过程中生成了稳定的含磷摩擦反应膜,而M50钢自配副的磨损以磨粒磨损为主,化学反应膜容易被破坏,且磨粒浓度会受到润滑油量的影响.不同配副对比试验结果表明:200℃、3μL油量下,仅M50(球)-Si_(3)N_(4)(盘)配副长摩1 h未发生润滑失效,且能够保持较低的磨损率,除摩擦过程中产生的反应膜能够起到保护作用外,M50钢球表面化学反应膜成膜面积更小,成膜不易受乏油条件的影响也是重要原因.

电摩擦现象——电场对金属/陶瓷摩擦行为的影响

探讨了利用调节外加电场改变金属／陶瓷摩擦副摩擦行为的可行性及通过在线反馈控制外加电压的大小实现摩擦系数主动控制的可能性．试验发现，在硬脂酸锌乳化液润滑条件下，施加数十伏的外加直流电压，由三氧化二铝、石英玻璃等陶瓷材料与钢、黄铜、不锈钢等构成的滑动摩擦副的摩擦系数发生显著变化，变化幅度与所加电压的大小、极性以及金属材料的种类有关．初步分析表明。

通过激光纹理加工改善湿式摩擦离合器的摩擦特性

采用Nd:YAG连续激光器对隔离片表面进行加工,利用多功能摩擦试验机测试了不同激光纹理加工后的隔离片与纸基摩擦片间的摩擦因数随滑动速度的变化关系,比较了激光纹理深度、直径以及分布等参数的影响,找出了摩擦特性较好的激光加工纹理。

可动微机电器件摩擦磨损测试方法研究

为比较真实地模拟可动微机电器件侧面间的摩擦磨损状况,进而研究MEMS器件的摩擦磨损规律,设计和研制了一种基于单晶硅材料的微摩擦试验模块,利用微机械体硅工艺及键合技术,将摩擦磨损测试单元、加载单元以及微力传感元件集成在单一的芯片上。最后,在大气环境下借助数字光学显微镜和图像处理技术对该试验模块的静、动态摩擦因数及磨损状况进行了测试。试验结果表明:随着正压力的增加,该摩擦副的摩擦因数相应减小,在较长时间的摩擦过程中磨粒表面出现了比较严重的氧化现象。

超薄壁金属筒的成形加工

针对壁厚为0．01mm～0.1mm的超薄壁金属圆筒成形加工的要求，研制了一台有微机控制功能的精密成形试验机，使冲头与凹模在加工过程中的对中精度达到1μm。利用这台试验机，对初始壁厚为0．3mm的黄铜和纯铝筒进行了一系列变薄拉延加工试验，加工出内径为15mm，壁厚为0．015mm～0．08mm，长度为30mm的一系列超薄壁金属圆筒，黄铜筒的壁厚达到0.015mm。初步检测表明，成形后的超薄壁筒壁厚偏差小于2μm，内径尺寸精度与冲头的加工精度相同，表面粗糙度R_a为0．057μm。

基于Windows的精确定时技术及其在工程中的应用

详细论述了W indows系统各种定时器的特点及其应用.利用VC++编制的测试程序、数据采集卡、和波形发生器对高精度定时器的精确度进行了测试.最后通过其在微力矩测试仪中对微电机转速测试以及在电铸仪中的应用等实例证明了其完全可以应用在某些高精度定时要求的控制软件中.

求解磁头/磁盘超薄气膜润滑性能的有效有限差分算法

首先给出超薄气膜润滑的基本方程。通过对方程的分析指出,在纳米尺度下工作的磁头/磁盘具有轴承数很大和剪切流项含有压力的两个特点。提出对剪切流项进行主元迭代求解可压缩气体雷诺方程的新计算方法。在推导出该方法所用的差分公式和误差分析公式基础上,利用这些公式对双轨和多轨两种磁头在5 nm和10 nm下工作压力分布进行计算。计算过程表明该方法对超薄条件下的气膜润滑计算是有效的,该方法能够有效解决大轴承数条件下容易出现失稳的现象,避免计算中数值振荡的发生,成功地将普通有限差分算法用于求解大轴承数的气体润滑数值计算中。计算结果的误差分析表明:该算法对大轴承数气体润滑问题的收敛十分有效,并具有编程简单、计算速度快等优点。

微构件材料力学性能测试方法

随着MEMS的商业化进程,微构件材料力学性能的研究成为越来越重要的一个课题。微小试件的制备、安装、夹持、微驱动、高分辨率的载荷和位移测量等技术问题都是对微构件材料力学性能测试的很大挑战,很多传统的测试方法和装置已经不再适用了。近十几年,国内外学者发展了一些微构件材料力学性能的研究方法,来测量微构件的弹性模量、屈服强度、断裂强度、残余应力和疲劳强度等。本文从实验系统的集成度出发,将这些测试方法大致分为片外测试和片上测试两类。本文对单轴拉伸法、纳米压痕法、鼓膜法、微梁弯曲法和衬底曲率法等典型的片外测试方法和一些典型的片上测试方法进行了介绍,并比较了各自的优缺点。

双电层对润滑薄膜厚度与压力的影响

利用修正的Reynolds方程对在不同金属-陶瓷（Fe和Cu及陶瓷材料Al2O3,SiN4、ZrO2和SiO2）水润滑中的双电层的影响进行了分析。通过数值计算,分别对流体润滑、弹流润滑的线、点接触的情况做了计算。计算结果表明:在膜厚较薄（几十纳米）时,双电层电势对润滑膜的厚度有较明显的影响,使最小膜厚明显增加,随着膜厚的增加这种影响将迅速减弱。而双电层的存在对润滑膜的压力分布影响不大。

电流变技术研究及展望

电流变液是一种新型智能材料,在机械领域有广阔的应用前景。介绍了具有高抗剪强度的电流变液材料配制,体积比率以及温度对电流变效应的影响,电流变液的拉伸、压缩和剪切力学特性、剪切作用下的动态响应,及一些应用基础研究。指出电流变效应机理的不清楚和力学性能的不准确描述是阻碍电流变液广泛应用的重要因素,是今后电流变技术研究中必须克服的问题。

高铁齿轮箱润滑失效模式分析及判别方法

针对现阶段国内高速铁路机车运行过程中出现的齿轮箱润滑失效问题,开展理论与试验研究,以揭示其失效机制并实现工程应用。通过工程调研与分析,提出齿轮箱润滑主要失效模式为润滑剂失效、传动系统损耗和密封问题。并通过拉曼光谱与扫描电镜的综合测试,以在用油中黑色物质结构与成分为依据,得到相应失效模式的判别方法。经过工程与试验测试,验证了这些失效模式分析及判别方法的可行性,为我国高速铁路机车齿轮箱的安全检修和运行提供方法依据和技术参考。

多晶硅薄膜残余应力显微拉曼谱实验分析

利用显微拉曼谱对桥式多晶硅薄膜梁的残余应力进行测量,该多晶硅薄膜采用典型的MEMS(micro-electro-mechanical systems)工艺制造。实验结果表明,多晶硅薄膜梁的中部存在很大的拉伸残余应力(约1GPa),且多晶硅薄膜的残余应力沿梁长方向大致呈对称分布,这种内应力分布与制造过程中的ICP(inductively-coupled plasma)工艺密切相关。多晶硅薄膜梁在残余应力作用下的变形情况可以通过WYKO白光形貌仪准确地表征,经过ANSYS计算,薄膜残余应力分布状况与显微拉曼谱法的测量结果吻合。因而,显微拉曼谱法是测量多晶硅薄膜残余应力的一种准确而可靠的方法。

微机电系统中的微观黏滑、黏附与控制

微观黏滑和黏附失效是微机电系统中的常见现象,该现象主要是由于受包括静电力、范德华力及毛细力等各种表面力所起的主导作用而产生的.采用黏着接触理论和运动分析方法,得到了微观摩擦试验中黏滑出现的无量纲黏滑数,表微观黏滑是接触表面特性、形貌参数、接触载荷及滑动速度等综合作用的结果,进而获得黏滑现象的各种临界参数,提出了黏滑行为控制的表面修饰与形貌设计依据;针对微构件的黏附失效,采用Laplace公式并结合微构件的变形分析,探究了毛细力作用下微构件的变形特征与失稳行为,发现其变形过程中存在着不稳定的临界点,对应黏附行为的发生,进而提出了微构件防黏附的结构设计.

外加电场对3种陶瓷/金属摩擦副摩擦行为的影响

使用自制面接触往复式滑动摩擦磨损实验机，采用质量百分比浓度为１％的硬脂酸锌水基乳化液作为润滑剂，研究了边界润滑状态下外加直流电场的几种施加方式对３种摩擦副在低速滑动时摩擦行为的影响。实验结果显示：外加电压的存在显著地改变了３种摩擦副的摩擦系数以及摩擦系数曲线的平稳程度，摩擦系数最大相对增加量和最大相对减少量分别达到２００％和４０％。摩擦系数的改变与外加直流电压的通断是对应的，不同摩擦副对电压接通后的响应速度和响应方式也是不同的。

多晶硅微悬臂梁断裂失效强度的尺寸效应

为了了解构件尺寸的微型化给材料的强度和弹性模量带来的影响 ,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲实验来测量其力学特性。该方法可精确测量微悬臂梁纳米级弯曲形变 ,但必须考虑压头在微悬臂梁上的压入及微悬臂沿宽度方向的挠曲。试验研究表明 ,多晶硅微悬臂梁的平均弹性模量为 1 5 6 GPa± (4.5 2～ 9.83 ) GPa,其失效断裂强度表现出对构件有效体积和表面积的尺寸效应。由实验测得的失效强度得到 KC=1 .6 2 MPa· m1/ 2 ,计算出的缺陷尺寸 a为 5 8～ 1 1 7nm。

电磁驱动式微拉伸装置的研究(英文)

为了能精确地测试和评定微构件的力学特性 ,需研制微拉伸装置。本文对电磁 -线圈力驱动器的结构和参数进行了优化设计 ,并将其应用于微拉伸装置。结果表明 ,由于磁场梯度与线圈的激励电流成线性关系 ,因而能进行精确的控制。在设计微拉伸装置时 ,样品的一端附在由叶片弹簧悬挂的可移动拉杆上 ,另一端固定。通过线圈激励产生的磁场对拉杆上的磁铁作用 ,施加拉力。利用光纤传感器测量位移。最后 ,采用内径 a1=0 .0 0 8m,匝数 n= 12 80 0的线圈 ,可得到作用于磁铁的力与电流的关系为 ΔF/ΔI=0 .50 3± 0 .0 1m N/m A。

多晶硅薄膜疲劳特性片外测试方法

多晶硅是微机电系统(MEMS)表面制造工艺的主要结构材料,其疲劳特性是影响MEMS器件可靠性的一个重要因素,因而,研究多晶硅薄膜材料的疲劳特性具有广泛的实际意义.国外主要采用片上测试方法研究多晶硅薄膜的疲劳特性,本文发展了一种新型片外测试方法,利用压电驱动、电容位移检测和高精度CCD图像实时监控技术,全面测试了多晶硅薄膜的疲劳性能.并通过对实验数据的W e ibu ll方法处理,得到了拉伸状态下带缺口和不带缺口的多晶硅薄膜的应力-循环周次曲线.该方法大大降低了对试件制造工艺性的要求,能够有效地测量薄膜的疲劳性能.

磁头/磁盘超薄气膜润滑动特性计算与分析

给出了一种新的计算超薄磁头/磁盘气体润滑压力的差分算法和公式,指出了磁头偏离平衡位置的3种方式,并对超薄磁头/磁盘气体润滑问题中的动特性参数进行了计算。计算结果表明:磁头气体动压正翻刚度是影响磁头稳定的重要因素,它会使磁头越来越偏离平衡位置。