基于分形理论的滑动摩擦表面接触力学模型

依据分形理论,考虑微凸体变形特征及摩擦作用的影响建立滑动摩擦表面接触力学模型。采用一个三次多项式来表达弹塑性变形微凸体的接触压力与接触面积的关系,从而满足在变形状态转变临界点处的微凸体接触面积与接触压力转化皆是连续和光滑的条件。推导出滑动摩擦表面临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲一真实接触面积的数学表达式。理论计算结果表明,表面形貌一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着特征尺度系数的增大而减小,随着分形维数的增大先增大后减小;当表面较粗糙时,摩擦因数对真实接触面积的影响很小;随着表面光滑程度的增大,摩擦因数对真实接触面积的影响增大,真实接触面积随着摩擦因数的增大而增大,特别是当摩擦因数较大时,真实接触面积增大的幅度也较大。接触力学模型的建立,为研究滑动摩擦表面间的摩擦磨损性能提供了依据。

自补偿摩擦表面微观形貌分析

进行了钢－铜摩擦副的原始表面、常规润滑油和自补偿滑油润滑下的表面微观形貌测试和分析；对自补偿润滑下和常规润滑下钢、铜表面的粗糙度和表面轮廓特征参数进行了比较；研究了载荷、摩擦行程对自补偿润滑下钢、铜表面微观形貌的影响；得出了钢－铜摩擦副的磨损在一定范围内与载荷无关、其磨损不随摩擦行程线性增加、自补偿添加剂ＳＷ４更适应于重载工况和经过大的摩擦行程后仍起作用等结论。

模拟正常刹车条件下C/C复合材料的摩擦表面结构分析

采用MM-1000型摩擦磨损试验机评价粗糙层基体炭C/C复合材料在模拟正常刹车条件下的摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜、微区拉曼光谱仪和红外光谱仪分别研究复合材料摩擦表面的形貌、微区石墨化度及其结构,并通过热失重曲线比较摩擦前后复合材料表面在惰性气氛中的升温失重.结果表明:在模拟正常刹车试验时,C/C复合材料的摩擦系数为0.32,线性磨损量和磨损质量损失分别为0.48μm和2.12 mg;刹车试验后,摩擦表面由纳米级粒子聚集并压制而成,且摩擦表面炭微晶结构发生变化;在暗灰色的摩擦膜区域,炭微晶的R值从摩擦前的0.207升至1.03,而在白色区域,因炭微晶的接触压力提高而发生应力石墨化,R值降至0.084;摩擦表面能够吸附更多水分,即使在惰性气氛下也比未摩擦表面的升温失重大.

MoS_2摩擦表面氧化与电子转移

利用电子自旋共振谱 (ESR)和X射线光电子谱 (XPS)研究了MoS2 摩擦表面的氧化行为和摩擦表面氧化的电子转移 ,发现MoS2 在摩擦失效过程中Mo4 + 与氧作用生成稳定的Mo6+ 终态氧化物 ,其间经过Mo5+ 过渡态。深入揭示了MoS2 摩擦表面氧化过程的复杂性 ,指出Mo在摩擦表面氧化过程中以多种化学状态存在 ,Mo原子的氧化是Mo4d轨道上的单电子转移过程。

二硫化钼表面氧化行为的研究（Ⅱ）─—二硫化钼摩擦表面氧化与电子转移的研究

利用电子自旋共振谱和Ｘ射线光电子能谱研究了二硫化钼ＭｏＳ＿２摩擦表面的氧化和电子转移，发现ＭｏＳ＿２在摩擦过程中是以Ｍｏ￣（４＋）经由Ｍｏ￣（５＋）过渡态继而与氧作用生成稳定的Ｍｏ￣（６＋），并且是以ＭｏＯ＿３的形式存在，证明ＭｏＳ＿２的摩擦表面除有一般认为的Ｍｏ￣（４＋）和Ｍｏ￣（６＋）这两种化学状态以外，还有Ｍｏ￣（５＋）自由基离子这种从未发现的的中间态。Ｍｏ￣（５＋）是４ｄ￣１电子构型，其在室温下于空气或氧气中是稳定的，然而在摩擦环境或添加剂的作用下，Ｍｏ￣（５＋）所含不成对电子很容易发生转移而生成Ｍｏ￣（６＋），这种研究结果更加深入地揭示了ＭｏＳ＿２摩擦表面氧化过程的复杂性，因此，应当从摩擦化学角度重新认识ＭｏＳ＿２摩擦氧化产物及其形成机制，这于研究摩擦环境和添加剂对润滑剂的抗氧化协同效应具有重要意义。

纳米ZrO_2填充PEEK的摩擦表面和转移膜

研究了微粒直径分别为10nm和86nm的两种纳米ZrO2［填料含量为7．5％（质量分数，下同）］填充PEEK的摩擦磨损性能，用扫描电子显微镜对摩擦表面和转移膜的形貌进行了观察研究，并对材料的磨损机理作了分析与讨论．

碳纤维增强摩擦材料的摩擦表面层

利用D-MS摩擦磨损试验机研究了碳纤维增强摩擦材料的摩擦磨损性能,并利用扫描电镜和能谱仪对其表面结构和微区成分进行了观察和测定,对热重分析试验的结果和摩擦磨损性能试验的结果进行了分析。结果表明:碳纤维摩擦材料在100～300℃内随温度升高摩擦磨损性能无明显降低,摩擦因数有所提高。碳纤维摩擦材料摩擦表面可分为富铁层、热力疏松层、变形强化层三层。摩擦表面工作层对材料表面获得稳定的摩擦磨损性能起重要作用。碳纤维的高导热性对材料的摩擦表面层结构有重要影响,它有利于减少热影响表面层深度,在本试验条件下,摩擦热影响表面层的深度约为0.55mm。

新型摩擦表面再生剂的摩擦学性能研究

利用自制的摩擦实验台研究了以天然矿物为主的摩圣摩擦表面再生剂在轴瓦材料上的摩擦学性能;用光学显微镜、扫描电子显微镜和能量散射谱仪(EDS)对摩擦表面进行了分析。摩擦磨损实验表明,润滑油中加入摩圣后,摩圣粒子增加了润滑油膜的强度和承载能力,可以减小摩擦系数50%以上,提高抗磨性能8倍以上,具有优良的摩擦学性能。同时,微观分析表明,微小的摩圣矿物粒子大量嵌入摩擦表面,可对摩擦表面起到强化和修复的作用。

用氪化技术测定铝基复合材料摩擦表面的最高温度

简要介绍了氪化测温技术的原理和方法，用氪化技术测定了铝基复合材料摩擦表面在摩擦磨损过程中的最高温度，并分析了氪化测温技术的优缺点。

硼酸三丙酯在摩擦表面间的热力学与动力学分析

以硼酸三丙酯为例 ,研究了其在摩擦表面间的摩擦化学反应热力学与动力学 ,为进一步建立摩擦表面在线强化的数学模型打下基础。

Fe_3Al基复合材料摩擦表面的分形特性研究

利用结构函数法对Fe3A l基复合材料干滑动摩擦表面的分形特性进行了研究,并计算其分形维数。结果表明Fe3A l基复合材料摩擦表面具有明显的分形特征,分形维数和摩擦因数以及磨损率之间有着密切相关性,随着分形维数的增大,摩擦因数和磨损率都逐渐减小,磨损率尤为明显,说明材料摩擦表面形貌特征对其摩擦学性能具有显著影响。

基于材料热参数的摩擦表面接触形变模型

基于材料热参数对摩擦表面热弹性和热膨胀产生的互逆变形原理,运用Hertz理论和材料本构关系推导出了描述摩擦表面接触变形的理论模型;利用Voss提出的连续随机相加算法思想,模拟分形布朗运动以建立工程粗糙表面;并将模拟表面与理论模型相结合,实现了热参数对摩擦表面粗糙度演变规律的描述。研究表明,摩擦表面的接触形变与其材料的热参数相关;实例分析表明,材料热参数对摩擦表面粗糙度的影响很大,且不同热参数的影响程度不同,从各个参数变化与工程表面的粗糙度变化曲线可以看出,热参数中除热导率与粗糙度变化呈现反比例非线性关系外,其他热参数的变化与粗糙度的变化趋势一致,但是变化曲率的大小有所不同;显然,这种影响程度可用来描述不同材料在摩擦过程中的表面粗糙度动态演变过程。

聚四氟乙烯基固体润滑剂摩擦表面的X-光光电子能谱研究

利用扫描电镜 (SEM)对聚四氟乙烯基固体润滑剂摩擦表面及在 4 5 # 钢表面所形成的润滑转移膜形貌进行表征 ;采用X -光光电子能谱 (XPS)仪测定了聚四氟乙烯基固体润滑剂烧结前后、在 4 5 # 钢表面摩擦试验前后 ,试样表面的元素组成及价态的变化。结果表明 :摩擦过程中固体润滑剂在 4 5 # 钢表面形成了润滑转移膜 ,在烧结及摩擦过程中发生了化学反应 ,并产生磨粒磨损、腐蚀金属等现象。

摩擦表面膜纳米力学性能评定新方法

介绍了新型纳米压痕技术的基本测量原理 ,该技术利用加载 -卸载过程中压痕对载荷和压入深度的敏感关系 ,测试材料的硬度和弹性模量等力学性能。由于该技术纳米级的压头位移和纳牛顿级的作用力 ,使之成为研究摩擦表面膜的有力工具 。

含硫、磷极压抗磨添加剂与CeF_3配伍后对摩擦表面反应膜的影响

作者利用X光光电子能谱(XPS)仪和自动划痕试验机研究了锂基脂中CeF_3与含硫、磷添加剂配伍后对摩擦表面反应膜的影响。划痕试验结果表明,在所试验的六种添加剂中只有二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)、磷酸三甲酚酯(TCP)和二正了基亚磷酸酯(DBP)与CeF_3配伍可有效地改善摩擦表面反应膜的附着性。XPS研究结果表明,ZDDP可改善CeF_3的成膜能力,抑制CeF_3的摩擦水解反应。CeF_3与其它添加剂复合,相互间并未发生化学反应。

摩擦表面定域润滑研究进展及发展趋势

面向环境保护和资源节约使用的呼声,应用少量润滑剂实现摩擦表面定域可控润滑的研究越来越受到关注。基于润滑剂定域润滑效应,从定域润滑的形成机制、润滑层结构、润滑种类、润滑效果和定域与微观-宏观域关联等角度进行探索研究。概述了近年来国内外关于定域润滑的研究进展,从润滑约束角度概述了外力约束型、空间封闭约束型、表面形貌约束型和表面物化约束型等不同形式的定域润滑,同时对其成因及润滑机理进行了阐述,并对不同约束方式之间的耦合润滑效果研究,得出不同定域因素间会产生影响,且作用效果相似的约束方式之间耦合影响会明显增强。此外,系统性地阐述了定域润滑在数学模型理论研究、实验研究、仿真分析等方面研究的发展概况,并分析了定域润滑在摩擦过程中的润滑效应及其优势与不足。最后分析了目前定域润滑研究中存在的问题和拓展方向,并提出其可在多种影响因素耦合方面重点研究的建议。

摩擦表面形貌研究中的分形理论

摩擦表面的几何特征采用形貌参数描述.基于分形理论及n维分形布朗运动,提出用分形数来描述摩擦表面的几何特征,并证明其反映了摩擦表面形貌的无序程度.

摩擦表面温度分析中滑摩功的计算

以摩擦离合器为对象 ,计算其摩擦过程中的滑摩功 。

含磷蠕铁摩擦表面的分形特征与摩擦学性能

对不同速度和接触压力条件下含磷蠕墨铸铁干滑动摩擦表面的表面分形维数值进行了测算 ,并研究了这些分形维数值和相应的摩擦学性能数据的关系。结果表明 ,干滑动摩擦表面属分形表面 ,分形维数可以表示摩擦表面的粗糙程度 ,分形维数和摩擦系数、磨损率之间有明显的对应关系 ,且摩擦条件和表面形貌对摩擦学性能的影响呈现出复杂的关系。