计入粗糙峰的微纳结构表面水润滑流体动力学仿真

随着表面精密加工技术与润滑减摩研究的发展,利用表面织构化技术提升其表面减摩效果的研究已引起广泛关注,但少有研究考虑摩擦副表面粗糙形貌对润滑特性带来影响.本研究采用计算流体动力学(CFD)模拟方法,建立了矩形织构模型,并在其表面计入粗糙峰结构,讨论水润滑条件下不同粗糙峰结构模型润滑特性变化规律.结果表明:调节微纳复合表面结构参数,将改变润滑水膜承载力,进而影响微纳复合结构表面的动压润滑效果.此外,织构内涡流生成导致涡量变化,引起能量耗散并影响摩擦力.对矩形织构模型,适当的深度比(H=0.6)可使其表面动压润滑效应达到最优;而增大织构宽度比(W),动压润滑效应增强.在微织构表面引入高斯随机粗糙峰后,当随机粗糙峰高度变化标准差δ为0.5时,承载力可提升44%,摩擦系数降低30.9%.若引入半正弦粗糙峰,承载力和摩擦系数的变化范围均小于10%,对润滑效果的影响不明显.若同时引入高斯随机粗糙峰和半正弦粗糙峰,承载力可提升42%,摩擦系数下降31.1%,即表面动压润滑效果提升也较为显著.

界面接触特性对两种自组装分子膜摩擦特性的影响

利用多功能微摩擦磨损试验机,在不同滑动速度和载荷条件下,采用不同摩擦副分析了界面接触特性对自组装分子膜摩擦特性的影响,同时采用Lennard-Jone势对铜和镍与三氯十八硅烷(OTS)和3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APS)自组装分子膜之间的相互作用进行了比较.结果表明,镍同OTS和APS对摩的摩擦系数均大于铜同2种自组装分子膜对摩的摩擦系数,这是因为镍与自组装分子膜间具有较强的相互作用所致.铜和镍与OTS对摩的摩擦系数随滑动速度的增加而增大,随载荷增加而减小;铜与APS对摩的摩擦系数随滑动速度的增加而减小,载荷对摩擦系数的影响则很小;而镍与APS对摩的摩擦系数随滑动速度增加而增大,随载荷增加而减小.可以用分子弛豫来解释2种自组装分子膜的摩擦特性差异.

ZnO纳米微粒作为润滑油添加剂的摩擦学作用机理

通过实验研究了 Zn O纳米微粒作为润滑油添加剂的摩擦学特性 ,提出了作用机理模型。在润滑油中同时加入 Zn O纳米微粒和分散剂可显著改善润滑油的耐磨减摩性能。其作用机理是 ,分散剂吸附在 Zn O纳米微粒团簇表面 ,然后共同吸附在摩擦副表面 ,在剪切力的作用下 ,Zn O纳米微粒团簇分割成更小的单元 ,当载荷继续增大时 ,Zn O纳米微粒处于熔化或半熔化状态 ,从而起到降低磨损 。

离子束增强沉积纳米金属薄膜的摩擦特性

在原子力显微镜上对采用离子束增强沉积方法制备的4种纳米金属薄膜的摩擦特性进行了研究,分析了载荷和滑动速度对金属薄膜摩擦特性的影响,并对4种纳米金属薄膜的特性进行了比较。结果表明:铜薄膜的摩擦力随着滑动速度的增加而基本保持不变,镍薄膜的摩擦力随着滑动速度的增加而略有增加,钛薄膜的摩擦力随着滑动速度的增加而显著增加,而铝薄膜的摩擦力随着滑动速度的增加而减小;4种纳米薄膜的摩擦力均随着载荷的增大而增大,并且都存在一个载荷值,超过这个值,接触刚度增大,摩擦力急剧增加;4种薄膜中,铜薄膜的摩擦力最小,铝薄膜在载荷较大时的摩擦力最大;4种纳米金属薄膜摩擦特性的差异与薄膜的结构、形貌特征有关。

官能团对自组装分子膜摩擦特性的影响

在原子力显微镜上,对分子链长相同、官能团不同的两种自组装分子膜的摩擦特性进行了研究,分析了载荷和滑动速度对自组装分子膜摩擦特性的影响.结果表明:自组装分子末端官能团的化学活性越强,形成的自组装分子膜的团簇特征越显著;对于两种短链自组装分子,摩擦力随着载荷的增大而增大,而滑动速度的影响在自组装分子末端官能团化学活性较大时才表现出来.形成结构稳定的自组装分子膜后,摩擦力比成膜初期的自组装分子膜显著降低,具有减摩效应.具有较强化学活性官能团的自组装分子膜,当载荷增加到一定值以后,会失去减摩效应,其化学活性越强,摩擦力越大.

复合自组装分子膜的摩擦特性研究

本文采用自组装技术制备了三氯十八硅烷(octadecyltrichorosilaneOTS) 3 胺基丙基 三甲氧基硅烷(3 amino propyltrimethoxysilaneAPTMS)和APTMS OTS复合自组装分子膜,在原子力 摩擦力显微镜上对薄膜的摩擦特性进行了测试,并与OTS和APTMS自组装分子膜(self assembledmonolayersSAMs)进行了对比。结果表明,OTS APTMS复合自组装分子膜因既保持了一定的键合强度又增加了自组装分子的流动性,使其摩擦力显著降低。复合自组装分子膜的摩擦力随着载荷和滑动速度的增大而增大,这与自组装分子的受力响应和弛豫特性相关。合理地设计自组装分子膜可有效地减小摩擦。

硬盘润滑剂性能及其对磁记录系统动力学特性的影响研究进展

就磁记录硬盘润滑剂的种类、分子结构及其物理化学性质进行了总结,阐述了磁盘表面润滑剂的设计准则、键合机理、分散特性、降解机理、摩擦磨损特性及添加剂的作用,同时分析了润滑剂对磁记录硬盘动力学特性的影响,并就硬盘润滑技术的研究和发展方向提出了建议.

Ni-P及Ni-P-Si_3N_4复合镀层中P含量对摩擦性能的影响

分析了Ｐ含量对Ｎｉ－Ｐ镀层和Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层的结构、硬度，特别是对摩擦磨损性能的影响。结果表明，两种镀层经热处理后，Ｐ含量主要影响Ｎｉ３Ｐ相多少的变化；随着镀层中Ｐ含量的增加，Ｎｉ－Ｐ镀层的硬度逐渐增加，而对Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层硬度的影响逐渐减小；对摩擦磨损性能的影响中，两种镀层均存在使镀层磨损量最小的Ｐ含量。

Ni-P-Si_3N_4复合镀层的磨损特性

本文通过X射线衍射分析、电子探针分析和摩擦磨损试验,分析了电沉积Ni-P-si_3N_4复合镀层的结构性能和磨损特性,并比较了不同弥散微粒的影响。结果表明,在油润滑条件下,复合镀层中的Si_3N_4微粒在支承载荷的同时,有利于边界润滑膜的形成,避免粘着磨损。同时由于Si_3N_4微粒本身具有的结构特征,提高了复合镀层的耐磨性能。

单自由度冲击扰动下模拟磁头/磁盘系统接触回复特性的实验研究

采用自制的试验装置研究了单自由度冲击扰动下磁头 /磁盘系统的接触回复特性 ,分析了不同载荷下球形模拟磁头跳跃振动回复系数和接触时间与输入速度之间的关系 .结果表明 :当载荷较小时 ,回复系数随着输入速度的减小而增加 ,而当载荷较大时 ,回复系数随着输入速度的减小而减小 .在不同载荷条件下 ,接触时间均随输入速度的减小而缩短 ,但小载荷下接触时间缩短的幅度较大 .球形模拟磁头的回复特性和接触时间与载荷、输入速度及润滑膜特性有关 。

电沉积Ni－P－Si_3N_4复合镀层的磨损机理

通过摩擦磨损试验、互射线衍射分析和电子探计分析等对电沉积Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层的摩擦损性能及其结构进行了研究，着重分析了Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层的磨损机③。结果表明，在干摩擦条件下，Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层中的Ｓｉ３Ｎ４微粒能够有效地降低摩擦副之间的犁沟效应和粘着脱落，从而大幅度地提高复合镀层的耐磨性能。

Ni－P－Si_3N_4复合镀层中P含量对残余应力和磨损性能的影响

采用Ｘ射线法测量了Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层经热处理后在镀层中产生的残余应力，并与Ｎｉ－Ｐ镀层进行了对比研究。同时，着重分析了镀层残余应力和磨损性能的关系。结果表明，Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ３Ｎ４复合镀层中Ｐ含量较低时为压应力，镀层磨损量较低；Ｐ含量较高时为拉应力，镀层脆性脱落严重，磨损量增大。对于ＮｉＰ镀层，随着镀层中Ｐ含量的增大，拉应力逐渐增大，磨损加剧；而Ｐ含量较低时，表现为粘着磨损。

紫外照射对FOTS自组装分子膜表面特性和摩擦特性的影响

利用自组装技术在硅基底制备FOTS自组装分子膜,对FOTS自组装分子膜进行紫外照射.采用接触角测量仪、原子力显微镜(AFM)、傅里叶红外变换光谱仪(FTIR)、X光电子能谱(XPS)和多功能摩擦磨损试验机(UMT)评价薄膜的表面特性和摩擦学特性.结果表明:FOTS自组装分子膜的蒸馏水接触角为109°.紫外照射导致C元素被O3氧化,形成亲水的-COOH末端基团,使其接触角变小,表面粗糙度增大.在微载荷下,FOTS自组装分子膜和经不同时间紫外照射的FOTS自组装分子膜均可降低硅基底的摩擦和磨损.紫外照射后使FOTS自组装分子膜的摩擦系数增大,磨损加剧,这与其表面结构和润湿性变化相关.

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。

极压润滑的动力模型

从物理化学和摩擦化学的原理出发，在考虑了摩擦副接触状态的条件下，建立了极压润滑的动力模型。这一模型能够更为完善地解释极压润滑中出现的现象，为进一步深入研究极压润滑状态提供了理论依据。

钢蜗轮传动的润滑机理

本文通过用于钢蜗轮传动的高效极压润滑油的研制，及钢蜗轮传动的实验研究，系统地论述了钢锅轮传动处于边界润滑状态。在实现钢蜗轮传动的基础上，用边界润滑理论阐述了钢蜗轮传动的润滑机理。

跑合脂在钢—钢蜗杆传动中的应用

本文提出了一种新的跑合方法,利用新研制的跑合脂在极压条件下的腐蚀作用,通过化学抛光,降低表面粗糙度。这种跑合脂在钢一钢蜗杆减速机的实验中表明,跑合后的蜗轮蜗杆齿面精度可提高近三个等级。逼过对这种跑合脂作用机理的分析和跑合工艺方法的研究表明,本文提出的跑合方法对钢—钢接触高副传动具有重要意义。

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。

TiNi 系形状记忆合金两体磨粒磨损机制研究

研究了硬度较低的ＮｉＴｉ系形状记忆合金的两体磨粒磨损行为，其耐磨性明显高于硬度较高的３８ＣｒＭｏＡｌ（氮化）合金．认为形状记忆合金（ＳＭＡ）的超弹性、弹性模量非线性、高强度及良好的耐疲劳性等因素的综合作用构成了ＳＭＡ的“自适应”磨损机制，这种“自适应”机制是ＮｉＴｉ系形状记忆合金具有极好耐磨性的根本原因．

硅酸盐粉体作为润滑油添加剂对摩擦副耐磨性的影响研究

采用MM–200摩擦磨损试验机研究了45#钢–45#钢摩擦副在含蛇纹石硅酸盐油润滑下的摩擦学行为,借助SEM及EDAX测试分析了自修复膜层的表面形貌及表面成分组成。结果表明:润滑油中添加硅酸盐蛇纹石粉体,在摩擦磨损初期,下试样的失重随磨损时间增加而增加;在试验时间为20h时,试样失重达到最大值,随后试样的失重反而减小。在载荷600N、试验时间30h摩擦磨损后,在金属表面形成自修复保护膜,弥补了试样的部分失重;自修复膜层表面比较平整光滑,无明显的磨损划痕和犁沟,自修复膜层阻碍了金属摩擦表面的直接接触,有效地降低了金属摩擦副的磨损;自修复膜层与金属基体结合紧密,无明显的界面,膜层的厚度最大为8μm。