Ti掺杂类金刚石薄膜的制备及其高温摩擦学性能研究

为探究金属Ti掺杂DLC薄膜在高温环境下的摩擦磨损行为,通过射频磁控溅射和直流磁控溅射混合的沉积系统制备不同Ti含量的Ti-DLC薄膜,利用SEM、XRD、Raman、纳米压痕和摩擦试验机等分析Ti含量对Ti-DLC薄膜的微观结构、力学性能及不同温度下的摩擦学性能的影响。结果表明:Ti掺杂使得Ti-DLC薄膜中sp^(3)键的占比随着Ti含量的增加先升高后下降;Ti掺杂提高了Ti-DLC薄膜的硬度和弹性模量,并一定程度上提升了Ti-DLC薄膜的膜基结合力。摩擦测试表明:在常温下,Ti-DLC薄膜的摩擦因数和磨损率随Ti含量的增加而下降,但薄膜发生明显的磨粒磨损,且磨损率略高于DLC薄膜;Ti掺杂有效地提高了DLC薄膜的热稳定性和高温摩擦学性能,在300℃的高温下,掺杂薄膜仍维持较低的摩擦因数和磨损率。

掺硅类金刚石薄膜的HiPIMS-MFMS共沉积制备及其高温摩擦学行为研究

元素掺杂是提高类金刚石(DLC)薄膜高温耐摩擦性能的重要途径.本文中采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和中频磁控溅射(MFMS)复合技术在304不锈钢表面沉积具有不同Si含量的掺硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、纳米压痕和UMT-TriboLab摩擦试验机等系统分析了Si含量对Si-DLC薄膜的结构、力学性能及不同温度下的摩擦学性能的影响,重点探讨了Si-DLC薄膜在高温下摩擦磨损机制.结果表明:Si-DLC薄膜中Si以四面体碳化硅的形式随机分布于无定型DLC基体中,增强薄膜的韧性.同时,Si掺杂使DLC薄膜向金刚石结构发生转变并显著提高了薄膜的硬度.摩擦结果表明,当Si原子分数为15.38%时,Si-DLC薄膜在常温下的摩擦系数和磨损率最低,同时该薄膜在300℃下能维持在较低的摩擦系数(约0.1),主要是由于Si-DLC薄膜中的四面体碳化硅结构能够提升sp^(3)键的稳定性.此外,Si-DLC薄膜中的Si在高温摩擦时会在对偶球表面形成1层SiO_(2)保护层,减缓Si-DLC薄膜和过渡层的氧化,使得薄膜能够在高温下持续润滑.当Si含量进一步增加时,Si-DLC薄膜的力学性能显著提升,然而其摩擦学性能发生明显降低,主要是当DLC薄膜中的硅含量过高时,大气环境下的高温摩擦使得薄膜内的氧化加剧,过量氧化硅的生成破坏了薄膜结构从而导致摩擦性能下降.

混合果蝇优化算法PID参数整定方法的研究

【目的】解决基本果蝇优化算法(FOA)由于算法局限性而出现比例积分微分(PID)参数整定收敛速度慢且容易过早陷入局部最优的问题。【方法】为了在迭代前期具有更高的全局搜索效率,利用粒子群算法(PSO)寻找多个全局较优种群,迭代后期使用具有较强的局部寻优能力的FOA算法提高收敛精度,实现对全局搜索和局部搜索过程的优化。【结果】两个二阶时滞系统的阶跃响应测试结果表明,基于HFOA的PID控制器参数整定的上升时间、调节时间和超调量等指标更优,能够实现更好的系统响应性能。【结论】优化后算法具有控制精度高、响应速度快、鲁棒性好等优点,为PID参数优化提供了参考。

非平衡磁控溅射制备Cr掺杂DLC复合薄膜的高温摩擦学性能

元素掺杂是提升DLC薄膜摩擦学性能和耐温性能的重要途径。采用直流磁控溅射技术在304不锈钢基体表面沉积了含氢DLC薄膜,同时利用射频磁控溅射技术完成Cr元素的掺杂,研究Cr元素掺杂对DLC薄膜的力学性能及摩擦学性能的影响。采用纳米压痕仪测试薄膜硬度并利用划痕试验测试膜基结合力,采用拉曼光谱分析薄膜sp2和sp3键含量的变化和转移膜的生成。采用UMT多功能摩擦磨损试验机评价薄膜在常温和高温环境下的摩擦磨损性能,并利用扫描电镜观察磨损表面,分析其磨损机制。结果表明,Cr元素掺杂会显著提高薄膜的膜基结合力,但会使薄膜硬度有一定的下降。常温摩擦学性能测试显示,DLC薄膜的摩擦因数随着Cr含量的增加呈现出先下降后上升的趋势,在Cr质量分数为3.34%时达到最低;但薄膜的磨损率随Cr含量的增加略有升高。高温摩擦学性能测试表明,Cr元素掺杂显著改善了DLC薄膜的高温摩擦学性能,未掺杂的DLC在150℃以上摩擦时会失效,Cr元素掺杂使薄膜在250℃下也能保持较低的摩擦因数和较长的抗磨寿命。Cr元素的加入能够提高DLC薄膜的膜基结合力,降低摩擦因数,并提高薄膜的高温摩擦学性能,这主要是因为Cr元素掺杂促使薄膜结构发生转变,同时Cr的氧化物也起到了一定的保护作用。

硅掺杂无氢非晶碳膜的HiPIMS/DCMS共沉积制备及其高温摩擦学性能

采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和直流磁控溅射(DCMS)共沉积技术制备了不同硅原子含量的无氢Si-DLC薄膜,利用高温摩擦试验机对比考察了不同Si原子含量的Si-DLC(硅掺杂类金刚石)薄膜在25~500℃下的摩擦学性能,并通过Raman及XPS等测试方法分析了Si原子含量对薄膜微观结构的影响以及摩擦前后薄膜化学组成和结构变化.探讨了Si-DLC在高温下的摩擦磨损机理.结果表明:Si-DLC薄膜呈现出致密的非晶结构.随着Si原子含量的增加,薄膜中sp3-C的含量增加.掺入的Si形成C-Si-O与C-Si-C键.Si-C键的形成使薄膜的内应力降低,薄膜的膜基结合力增加.摩擦测试表明:室温下,转移膜的形成有助于降低Si-DLC薄膜的摩擦系数.高温下,Si-C键增加了薄膜的高温稳定性,摩擦区域部分Si-C键氧化为Si-O-C键,使薄膜的摩擦系数与磨损率同时降低.

基底偏压对电弧离子镀制备AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响

目的研究基底偏压对AlCrVN涂层微结构及力学性能的影响。方法采用电弧离子镀技术,使用合金靶AlCrV,纯N2作为引弧介质和氮源,在不同的基底偏压下制备AlCrVN涂层,对AlCrVN涂层的物相结构、微观形貌、硬度、摩擦因数及磨损率进行测试分析,作为对比制备了AlCrN涂层。结果AlCrVN涂层为柱状晶结构,由面心立方CrN为基础的(CrV)N置换固溶体相和Cr2N六方相2种晶相组成,随着基底偏压的增大,涂层衍射峰强度及位置变化不明显;涂层表面的大颗粒数量减少,凹坑增多;涂层硬度由50V时的22 GPa增大到150 V时的24.2 GPa,200 V时硬度值减小到22 GPa;摩擦因数由0.42增大到0.71;磨损率由6.4×10^(-7)mm^(3)/(N·m)逐渐增大到13.2×10^(-7)mm^(3)/(N·m)。结论基底偏压对AlCrVN涂层性能影响较大,低偏压(50V)时,涂层的摩擦因数、磨损率最低,耐磨性能最好。含V元素的AlCrVN涂层的力学和摩擦学性能都优于AlCrN涂层。

产教融合背景下一种双师工作室的建设与管理模式——以广州铁路职业学院为例

为了进一步深化产教融合、校企合作的教育理念,提高学生职业技能和职业素养、提升教师职业教育能力、改善教师对外服务交流环境,各高职院校纷纷尝试着与企业合作共建适合自身办学条件的“双师工作室”,遴选职业道德高尚、技艺技能精湛、育人水平高超的“骨干教师”与企业“优秀工程师”共同组织安排教学。产教结合、校企一体的办学模式是当前高职院校刚刚起步的一条新的发展之路,由于各个学校的实际情况不同,各专业的特点不同,所以具体做法也不尽相同。该文以广州铁路职业技术学院机电工程学院为例,就产教融合背景下双师工作室的建设与管理模式进行了介绍,为其他高职院校双师工作室的建设与管理提供参考借鉴。

二维黑磷/聚四氟乙烯/水性聚氨酯纳米复合涂层的制备及其摩擦学性能研究

采用喷涂法制备二维黑磷/聚四氟乙烯/水性聚氨酯(BP/PTFE/WPU)纳米复合涂层.系统研究PTFE和BP填充改性对水性聚氨酯涂层的微观结构、力学性能和摩擦学性能的影响.结果表明,PTFE的引入一定程度上增强涂层的力学性能和摩擦学性能,填充后涂层表面出现裂纹和孔隙.而BP的进一步引入能够填充修复涂层表面缺陷,极大地增强涂层的力学性能和摩擦学性能.特别是,当引入质量分数为1.0%的BP,制备的BP/PTFE/WPU复合涂层具有最高的铅笔硬度等级(2H)和最佳的摩擦学性能,其摩擦系数和磨损率由原来PTFE/WPU涂层的0.143及2.56×10^(-4) mm^(3)/(N·m)分别降至0.085和5.73×10^(-5) mm^(3)/(N·m).BP/PTFE/WPU复合涂层具有如此优异的力学性能和摩擦学性能得益于BP改善了涂层的组织结构,提高了涂层表面硬度,且在摩擦过程中,易在摩擦表面形成稳定的转移膜,避免摩擦副的直接接触.

机械创新教育在制造业非学历继续教育改革与实践中的应用探讨--以广州铁路职业技术学院为例

制造业转型升级以及产教融合背景下,如何快速培养一大批具有创新精神且从业经历丰富的技能人才,将是各院校继续教育改革探索的方向。以社会需求为出发点,文章提出一种新的制造业非学历机械创新教育模式、教学体系的改革与实践方案,包括教学方式、核心课程、教师队伍、实践基地等。最终通过学校与企业不断完善非学历教育改革实践,构建因人施教的课程体系,激发成员的学习兴趣,注重培养制造业毕业生在实际生产中的创新能力,提升企业对非学历教育的满意度,对其他专业的继续教育能起到参考作用。

产教融合趋势下一种双师工作室教师团队建设模式--以广州铁路职业技术学院为例

双师工作室的建设初衷是为了高职院校在产教融合大趋势下能更好落实校企合作各项协议,充分利用好产业资源来培养社会所需的专业技术性人才,同时打造一批优秀的职业教师队伍。高职院校与企业合作共建适合自身特色专业发展的“双师工作室”,遴选职业道德高尚、技艺技能精湛、育人水平高超的“骨干教师”与企业“优秀工程师”共同组织安排教学,不断改革创新产教融合、校企合作的教育理念和模式,提高学生职业技能和职业素养、提升教师职业教育能力、改善教师对外服务交流环境。产教融合趋势下高职院校双师工作室的重点任务之一就是培养高质量教师团队,鉴于各所高职院校的自身情况有所差异,各专业特色也不同,所以具体做法也不尽相同。本文以广州铁路职业技术学院机电工程学院为例,就产教融合趋势下双师工作室教师团队的建设进行了介绍,为其他高职院校双师工作室教师团队的建设提供参考借鉴。

Y15钢表面沉积TiN、TiCN和AlTiCrN涂层的摩擦磨损性能

为提高Y15易切削钢的耐磨性能,对Y15钢试样表面进行离子氮化处理,并分别采用TiN、TiCN、AlTiCrN进行镀膜处理。在SRVⅣ磨损试验机上考察制备的3种试样的摩擦磨损性能,并与盐浴渗氮处理试样进行比较。结果表明:3种离子渗氮+涂层处理试样中,离子渗氮+AlTiCrN涂层的耐磨性最好,其次是离子渗氮+TiCN涂层和离子渗氮+TiN涂层;盐浴渗氮试样的磨损机制主要为黏着磨损,离子渗氮+TiN涂层试样的磨损机制以黏着磨损和磨粒磨损为主,其他2种试样的磨损机制主要为轻微犁沟和黏着磨损。

氧化石墨烯/镍纳米润滑添加剂的润滑性能

目前有关氧化石墨烯表面负载金属纳米颗粒作为润滑添加剂的研究不多。为此,利用化学沉淀法制备了氧化石墨烯/镍纳米润滑复合材料,利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行表征。将氧化石墨烯和氧化石墨烯/镍纳米材料作为润滑添加剂分别添加到液体石蜡中,利用四球摩擦磨损试验机分别考察其摩擦学性能。结果表明:相对于纯液体石蜡,添加氧化石墨烯/镍纳米润滑复合材料的液体石蜡和添加氧化石墨烯的液体石蜡的润滑效果都有提高,且添加氧化石墨烯/镍纳米复合材料时润滑效果最好。氧化石墨烯/镍纳米复合材料添加量为0.08%时润滑效果最好,相对于纯液体石蜡,摩擦系数和磨斑直径分别降低了18%和22%。

氮化激光淬火复合处理对18Cr2Ni4WA钢耐磨性能的影响

在SRVⅣ微动磨损试验机上考察了氮化激光复合处理对18Cr2Ni4WA钢耐磨性能的影响。结果表明:在试验条件下,正火+高温回火试样表面的维氏硬度约为280 HV,而渗氮激光复合处理试样的维氏约为780 HV,具有较好耐磨性。并对磨损机理进行了讨论。

产教融合背景下工科型高职院校学分制改革与实践研究——以广州铁路职业技术学院为例

产教融合背景下高职院校培养人才模式一直随产业需求在变化,越来越多的企业更注重学校培养的学生是否具有解决实际工程问题的能力。学分制教学模式符合因材施教、因人施教,在激发学生积极主动性的同时更注重其实践能力的培养。工科型高职院校学分制不断改革完善有利于专业和课程建设,对教学质量的提升有重要意义。以广州铁路职业技术学院机电工程学院学分制改革为例,在学分制改革背景的基础上,结合轨道交通产教融合特点,就学分制改革具体内容和实施方案进行了介绍,也为其他高职院校提供参考借鉴。

硬度对钢蜗轮副用材料微动磨损特性的影响

通过调整40CrNiMoA钢的热处理工艺参数获得了4种不同硬度的试样,在无润滑、室温条件下,在SRVⅣ微动磨损试验机上研究了硬度对40CrNiMoA钢-18Cr2Ni4WA钢摩擦副微动磨损量和摩擦因数的影响。结果表明:试验条件下,随着40CrNiMoA钢硬度的增加,其微动磨损体积减小,而较硬的18Cr2Ni4WA钢的微动磨损量变化趋势则与试样的位置等有关,但总存在一个硬度配对使得两摩擦副微动磨损体积相等;摩擦因数在40CrNiMoA钢为上试样时,随时间变化较平稳,波动较小;当40CrNiMoA钢为上试样时,其微动磨损机制主要为黏着磨损,而18Cr2Ni4WA钢的磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主。

电气控制与PLC课程思政建设研究

电气控制与PLC课程以学生为中心,坚持德育为首、育人为本,全面贯彻党的教育方针,推进习近平新时代中国特色社会主义思想进教材、进课堂、进学生头脑,促进学生知识、能力、素质协调发展。在引导学生了解世界尤其是我国在电工电子领域取得的成果、在自然科学和工程技术中的应用与进展过程中,注意发挥社会主义核心价值观引领作用,贯彻落实立德树人根本任务,培养学生成为“德才兼备、全面发展”的社会主义事业建设者和接班人,对其他课程的思政建设工作有示范和促进作用。

钢蜗轮副磨损过程的实验研究

为选择合理的硬度配对来延长机械式履带调整器中钢蜗轮副的使用寿命,在SRVⅣ微动磨损实验机上,设计了一种研究硬度对钢蜗轮副磨损行为影响的实验方法,并利用该方法在无润滑、室温条件下考察了不同硬度配对对40CrNiMoA钢和18Cr2Ni4WA钢组成的钢蜗轮副磨损行为的影响.实验结果表明:随着蜗轮材料40CrNiMoA钢硬度的增加,40CrNiMoA钢的磨损体积减小,与之相对应的蜗杆材料18Cr2Ni4WA钢的磨损体积增大;在实验条件下,双方具有相近使用寿命的硬度配对出现在40CrNiMoA钢硬度为HRC43左右时.

离子源辅助电弧离子镀制备MoSx自润滑涂层

以Ar为输送气体,H_2S为S源,纯金属Mo为Mo源,采用中空阴极弧光离子源结合电弧离子镀系统,在单晶Si(100)和硬质合金衬底上制备MoSx自润滑涂层,系统研究H_2S流量对MoSx自润滑涂层结构及性能的影响,为电弧离子镀技术制备MoSx自润滑涂层积累实验数据。结果表明,H_2S流量对MoSx自润滑涂层的晶体结构、硬度及摩擦因数具有明显影响。随H_2S流量升高,MoSx自润滑涂层中Mo晶粒尺寸逐渐减小,没有明显的硫化物结晶相,MoSx涂层硬度逐渐减小,摩擦因数也逐渐减小,且均小于0.35(对磨材料硬质合金)。H_2S可以作为S源通过中空阴极离子源离化作用为MoSx自润滑涂层的制备提供S元素;电弧离子镀制备出的MoSx自润滑涂层为金属Mo纳米晶粒与非晶MoS、MoS_2组成的纳米复合结构。

氮化激光淬火复合处理对18Cr2Ni4WA钢抗微动磨损性能的影响

在SRVⅣ微动磨损试验机上考察了氮化激光复合处理和正火+高温回火处理对18Cr2Ni4WA钢抗微动磨损性能的影响。结果表明:在试验条件下,渗氮激光复合处理试样的维氏硬度约为780 HV,具有较好的抗微动磨损性能。磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损。

直接TiN涂层和盐浴渗氮摩擦学性能的比较研究

在SRVⅣ磨损试验机上比较研究了直接Ti N涂层与盐浴渗氮的摩擦学行为。结果表明:在试验条件下,直接Ti N涂层具有较低的摩擦系数和较好的耐磨性;可应用于载荷较小、磨损量要求较小的场合;磨损机理主要以犁沟磨损和粘着磨损为主。