机械密封端面摩擦机制与摩擦状态

机械密封端面摩擦状态是决定机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素。从微观角度探讨了机械密封端面摩擦机制,分析了机械密封端面分别处于干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦状态时的工作特性,介绍了机械密封端面摩擦状态的判断方法,分析了端面摩擦状态对机械密封性能的影响。对于普通机械密封,端面的最佳摩擦状态应该是混合摩擦状态,如密封性能要求较高,则应该是边界摩擦状态。

碳/碳复合材料摩擦学性能及摩擦机制研究进展

碳/碳复合材料是一种性能优异的高温摩擦材料,作为刹车材料在航空工业已得到成功应用。但碳/碳复合材料的摩擦磨损性能强烈地依赖于试验条件和制备工艺。综述了各种因素对碳/碳复合材料摩擦磨损性能的影响,总结了碳/碳复合材料摩擦磨损机理,并指出了碳/碳复合材料摩擦学需进一步深入研究的问题及新的研究方向。

摩擦焊接初始阶段的摩擦机制及摩擦系数

对影响摩擦焊接初始阶段温度场的摩擦机制及摩擦系数进行了实验研究。结果表明：在摩擦焊接初始阶段，摩擦表面的摩擦机制主要为粘着摩擦，在外缘区域存在着氧化摩擦。文中还通过回归方法建立了ＧＨ２１３２材料摩擦焊接初始阶段摩擦系数与摩擦压力、摩擦速度及表面温度之间的经验公式。

类金刚石碳膜的摩擦学性能及摩擦机制

类金刚石碳膜作为低摩擦系数的固体润滑耐磨层越来越受到重视 ,但其摩擦学行为强烈地依赖于试验条件和膜的本质 ,而膜的本质又依赖于制备工艺。本文概述了不同工艺方法制备的类金刚石碳膜的摩擦学性能 ,介绍了气氛、湿度、载荷及滑动速度等试验条件对其摩擦学行为的影响 。

静压桩桩-土界面滑动摩擦机制研究

静压桩侧阻力的实质是桩-土之间的摩擦,但其机制研究并未使用目前成熟的摩擦学理论。系统地介绍了摩擦学中黏着摩擦机制和变形摩擦机制,进而利用其分析解释静压桩桩-土界面的滑动摩擦机制,并得到较好的效果,为桩侧摩阻力的研究提供了新的思路。研究结果表明,桩-土之间的干摩擦是外摩擦;沉桩过程中桩-土之间的滑动摩擦是泥浆润滑下的湿摩擦,从而使桩侧阻力远小于载荷试验时的桩侧阻力;沉桩停顿使压桩力急剧增大的主要原因是:泥浆润滑膜的消失使桩-土之间的摩擦从湿摩擦变为干摩擦;载荷试验在桩破坏前桩-土之间的摩擦是干摩擦;桩端附近桩侧阻力强化的主要原因是:桩端土的强度提高引起桩端附近切向力的增大,从而导致桩-土之间摩擦系数提高。

载荷对4种材料摩擦机制转变的影响

采用曲率半径2μm的金刚石针尖,分别在原子力显微镜和纳米划痕仪上研究了GCr15、304不锈钢、超弹和形状记忆NiTi合金等材料在5μN^80 mN载荷的摩擦学性能.结果表明,载荷对材料的摩擦机制有很大影响.当载荷低于80μN时,4种样品表面均无明显的划痕损伤,摩擦机制以界面摩擦为主;100~150μN时,摩擦机制逐渐转变到以犁沟摩擦为主;80 mN时,4种材料犁沟摩擦力占总摩擦力的比例甚至超过90%.另外,材料的硬度和弹性模量对其摩擦性能也有显著影响.硬度越高,材料越难发生犁沟损伤,摩擦机制从界面摩擦转变到犁沟摩擦对应的载荷越高;弹性模量与硬度的比值越大,摩擦过程中的犁沟效应越显著,犁沟摩擦力占总摩擦力的比重越大.

球形纳米颗粒在镍基合金纳米流体微量润滑磨削界面摩擦学机制的分子动力学研究

以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF 4离子液)作为纳米流体基液,以氧化铝和铜纳米颗粒分别作为高硬度类和低硬度类球形纳米颗粒的代表,用分子动力学模拟方法研究了球形纳米颗粒在镍基合金纳米流体微量润滑磨削界面减摩抗磨的摩擦学机理,并进一步揭示了纳米流体在砂轮磨粒/工件磨削界面润滑成膜的摩擦学机制。研究结果表明,在镍基合金纳米流体微量润滑磨削加工中,砂轮磨粒/工件磨削界面形成了边界润滑膜。由于铜纳米颗粒硬度远低于砂轮磨粒及镍基合金工件,会在磨粒/工件界面出现压缩、剪切、铺展和分离等一系列摩擦学行为,并形成一层固体润滑膜,这层固体膜通过减小磨粒工件之间的直接接触面积来减小切向磨削力,相较于微量润滑工况可使切向磨削力减小4.6%。由于氧化铝纳米颗粒硬度高于镍基合金工件,故在磨削过程中仍能保持原本的球形纳米结构,会在磨粒/工件界面出现滑移、滚动和抛光三种摩擦学行为,抛光划痕可增大离子液体的浸润面积,并减小磨粒工件之间的直接接触面积,“类滚珠”的滚动行为可将磨粒工件之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦,从而使切向磨削力较微量润滑工况减小6.6%。

改性生物炭作为聚α-烯烃添加剂的摩擦学性能研究

将在不同温度下热解的棉花秆粉末进行球磨处理与碱化改性后得到纳米生物炭材料,并采用拉曼光谱、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱(XPS)对其进行表征。将纳米生物炭粉末加入聚α-烯烃-6(PAO6)中制备纳米生物炭润滑油,通过粒度分析和自然沉降观测表征其分散稳定性,并考察其润湿性能和摩擦学性能。结果表明:改性处理能提高生物炭含氧官能团的数量从而提升纳米润滑油的润湿性;加入700℃处理的生物炭制成的质量分数0.2%的纳米润滑油性能最佳,与PAO6相比,摩擦因数下降21.2%,磨损量下降43.0%。基于生物炭纳米润滑油理化特性,结合磨损表面XPS分析与形貌分析,将NBC能够改善PAO6摩擦学特性归因于:NBC作为一种薄片状的类二维材料,其中还包括部分极小的颗粒状物质,使其同时发挥层间材料的剪切效应与颗粒材料的填补修复效应;此外,纳米生物炭的添加也可以通过提升润湿性改善局部细缝的摩擦特性,并促进含Fe_(3)O_(4)摩擦膜的形成。

GH4169惯性摩擦焊界面摩擦及瞬态热过程数值模拟研究

针对GH4169高温合金惯性摩擦焊过程,基于有限元方法研究了界面摩擦机制的转变、摩擦产热和温度场等热过程参量的分布特征及瞬态演化规律。利用试验数据对有限元模型的准确性进行了对比验证。结果表明,焊接初始整个界面均为库仑摩擦区,从0.54 s开始库仑摩擦区逐渐缩小并在9.60 s完全消失,剪切摩擦区从0.31R0(R0为工件半径)处开始形成并逐渐扩展至整个界面。根据模拟结果,提出了描述库仑摩擦区演化过程的解析公式。分析了摩擦机制转变引起的界面热流密度、摩擦应力和温度的耦合关系及变化规律。研究表明,界面上库仑摩擦机制向剪切摩擦机制的转变有利于焊接界面附近温度场的均匀化。

等离子喷涂NiCrAlY-Cu涂层中Cu在宽温域环境下的扩散及摩擦耗散机制

含软金属自适应涂层在摩擦过程因软金属独特的性能而具备良好的摩擦学性能,然而在不断摩擦过程中软金属会发生一定的耗散导致涂层失效。为了研究软金属润滑剂在宽温域摩擦过程中的耗散机制,利用等离子喷涂技术制备NiCrAlY-Cu涂层;通过分析热处理及宽温域摩擦前后涂层的组分与形貌演变,揭示NiCrAlY-Cu涂层中Cu的高温扩散及宽温域摩擦耗散机制。结果表明:Cu以片层状分布在NiCrAlY基础相中,软金属Cu在温度单因素影响下垂直向涂层表面扩散,随着温度的升高扩散加剧。在1000℃环境下Cu在涂层内部发生平行扩散,并最终呈现弥散态分布。在中低温环境下随着温度的升高Cu的剪切强度降低进而使得涂层摩擦因数逐渐下降,但是由于Cu呈片层状分布,随着温度的升高涂层发生疲劳剥落导致磨损率升高。随着温度的进一步升高,Cu扩散加剧,片层状Cu减少,同时发生氧化,使得摩擦因数升高,磨损率降低。在宽温域摩擦过程中由于温度和载荷的共同影响,Cu在涂层中的摩擦耗散机制为Cu垂直向涂层表面扩散,由磨痕区域内向磨痕外平行扩散。同时,磨痕内聚集的Cu以磨屑形式逐渐损耗。提出在不同温域摩擦过程中受力-热耦合影响的软金属耗散机制,可为解决含软金属自适应涂层的失效问题提供理论依据。

对数螺线及直线型面单向联轴器摩擦自锁机制的显式动力学数值模拟比较研究

为保证综合式液力变矩器在偶合器及闭锁工况下的可靠、高效传动,以其换相工作的关键部件单向联轴器为研究对象,分析了其型面结构和自锁摩擦机制,构建了对数螺旋线型面和直线型面2种单向联轴器的计算模型,基于显式动力学分别对其楔紧过程的动态行为进行了数值模拟,并进行了摩擦过程的动态应力分布计算。结果表明,与有限元静力接触分析相比,采用显式动力学分析方法可以更为深入地了解摩擦自锁过程机制,以及准确计算动态过程中的应力分布和变化,分析结果表明对数螺旋线型面与直线型面相比,其应力峰值较小,楔紧过程较为合理,承载性能较好。

干摩擦条件下短碳纤维/钛酸钾晶须增强聚醚醚酮复合材料的摩擦机制

本研究通过注塑成型的方法制备了聚醚醚酮基体(PEEK)、短碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)、钛酸钾晶须/聚醚醚酮(PTW/PEEK)、短碳纤维/钛酸钾晶须/聚醚醚酮(CF/PTW/PEEK)复合材料,考察了材料的干摩擦学性能,通过SEM对摩擦表面的形貌及元素分布进行分析。结果表明,CF/PEEK主要的磨损形式为磨粒磨损,可观察到CF的减薄和脱落;PTW/PEEK则表现出疲劳磨损和磨粒磨损的摩擦机制。由于纤维和晶须之间的协同作用,CF/PTW/PEEK混杂增强复合材料有比CF/PEEK和PTW/PEEK更加优异的耐磨性能。

基于PVDF和PTFE摩擦电机制的自供电温度传感

针对温度监测外部电源限制寻找一种柔性自供电、响应时间快、具有长期循环稳定性的温度传感器件具有重要的实际应用价值.介绍了一种基于摩擦机制的接触分离式自供电温度传感器制备方法.利用聚偏氟乙烯(PVDF)的热释电性增强摩擦层接触表面的电荷密度,PVDF表面Ag电极被用作底部电极层和摩擦层.聚四氟乙烯(PTFE)作为顶部摩擦层其与顶部电极导电铜箔相连接.将中空结构的间隔层(Kapton)置于PTFE膜和Ag电极之间形成空腔结构;研究结果表明,在295~335 K温度范围内,传感器输出电压随温度增加呈线性增加,并且其温度响应时间大约为0.1 s,灵敏度为0.25 V/K,5500次周期性接触分离循环仍具有优异的稳定性.该摩擦发电机在安全监测,自供电温度传感方面具有潜在应用价值.

几种磷氮型润滑油添加剂的摩擦行为及其摩擦化学机制的研究

对3种氮杂环的磷氮型润滑油添加剂的摩擦性能进行了研究,用X射线光电子能谱仪和电子探针分析了摩擦表面。结果表明:PN1添加剂的综合摩擦学性能最好,当其加入量为0.20％时,四球磨斑直径最小,摩擦系数最低,同时具有较高的最大无卡咬负荷,磨斑表面较光滑,磨痕较窄;元素磷的分布不均匀,而元素氮的分布较均匀。摩擦化学反应膜中元素的XPS分析结果表明,添加剂添加量增大时,添加剂在摩擦过程中发生明显的氧化磨损,摩擦表面上O—C=O类化合物明显增多。

碳纳米管在润滑脂中的摩擦学性能及机制研究

以碳纳米管为添加剂制备锂基润滑脂,并探究碳纳米管含量、管径及管长对其摩擦学性能的影响。结果表明:碳纳米管可明显提高润滑脂的摩擦学性能;随碳纳米管质量分数的增加,润滑脂的摩擦学性能先提高后下降,碳纳米管质量分数为0.05%时润滑脂的摩擦学性能最佳;添加管径小、管长大的碳纳米管时润滑脂表现出更优秀的摩擦学性能,这是因为管径小、管长大的碳纳米管可能更容易被填充到表面微凸体的凹槽中。磨斑XPS结果显示,润滑膜中有氧化铁及碳纳米管的存在,氧化铁与碳纳米管等边界膜起到减摩抗磨的作用。

基于UHMWPE/纳米ZnO复合材料的滑动摩擦磨损机制

用热压成型法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纳/米ZnO复合材料,采用销盘式摩擦磨损试验机考察了载荷和相对滑动线速度对复合材料摩擦学性能的影响;采用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明:在低载荷试验条件下磨损机制为粘着磨损,在高载荷试验条件下磨损机制为粘着磨损和疲劳磨损。而在一定载荷试验条件下,无论相对滑动线速度高或低,复合材料的磨损机制主要表现为粘着磨损,只是在高速情况下粘着磨损程度加大,局部还出现了表面撕裂的痕迹。

二烷基二硫代氨基甲酸锑在聚α-烯烃中的摩擦性能及其摩擦化学作用机制的研究

合成了2种二烷基二硫代氨基甲酸锑,并经红外、核磁对其分子结构予以确认。研究了它们的热稳定性,系统地考察了其在聚α-烯烃(PAO)中不同含量、不同载荷下的摩擦学性能。探讨了二烷基二硫代氨基甲酸锑的抗磨作用机制。结果表明,二烷基二硫代氨基甲酸锑盐的热分解温度较高,热稳定较好,具有良好的极压抗磨性能。EDS分析表明,2种添加剂存在的润滑条件下,钢球磨斑表面上存在着S、Fe、Sb等元素。XPS分析表明,S元素以硫酸亚铁及少量的FeS形式存在,Sb元素以Sb2O3形式存在,而N元素则以复杂的吸附膜形式存在,这些因素一同起极压抗磨作用。

基于新型装置的碳刷高质量适形研磨机制研究

为解决调相机所用碳刷的适形研磨效果不佳问题,以提高碳刷研磨质量为标准,首先基于新型碳刷研磨装置,分析碳刷适形研磨过程、摩擦接触面的摩擦机制;其次建立该结构的运动学模型并运用Adams仿真,进行误差分析;然后在系统偏差影响下,从宏观与微观角度分析摩擦机制;最后通过理论关系式计算,分析在该影响下粗糙度对摩擦力的影响,探究粗糙度及摩擦力之间的影响关系。结果表明:该设备可靠性高,但仍存在微量系统偏差,偏差值在0.002~0.017范围内;通过公式推导分析出宏观层面磨损率呈指数级降低,微观层面形成三体摩擦;碳刷与砂轮研磨块的摩擦力与两者接触表面的轮廓高度标准差呈正相关关系。

体制改革利益摩擦的缓冲机制——国有企业“内部劳务市场”案例研究

国有企业“内部劳务市场”是1980年代中期我国国有企业用工制度改革过程中出现的一种过渡性制度安排。它是在企业扩大自主权之后,为了增强自身活力和提高经济效益,但是外部体制环境的改革不配套,存在着意识形态的阻力、劳动力市场和社会保障体系尚未建立等不协调成本的约束下,为了减轻辞退企业冗员可能引起的利益冲突而产生的;是国有企业经营管理者与政府双方利益博弈的结果,是体制改革过程中的一种利益摩擦的缓冲机制;对中国经济体制的平滑转型发挥了重要作用。深入考察其产生和演化的原因与动力机制,对于转型理论研究和改革深化都有重要意义。

磺酸醇胺离子液体作为水润滑添加剂的摩擦学机制研究

合成了不含卤素的磺酸醇胺离子液体(S-IL),并将其作为水基润滑添加剂进行研究.与商用的水基润滑添加剂聚合蓖麻油酸酯(L4)进行对比,共同考察了他们在不同金属摩擦对偶上的摩擦学性能.通过对磨斑表面的XPS测试探究了S-IL分别在钢/钢、钢/铜、钢/铝、钢/钛和钢/镁摩擦副上的润滑机理.结果表明:所合成的磺酸醇胺离子液体在水体系中具有良好的溶解性,同时表现出一定的抗腐蚀性能.相比于商用水基添加剂,S-IL具有优异的减摩作用和极压性能,这主要归因于离子液体分子结构中极性基团(-SOO-)在金属摩擦副表面的物理/化学吸附,以及其分子结构中含有的活性元素S和N与金属摩擦副基底发生摩擦化学反应所形成的摩擦化学反应膜.