滑液温度对Ti6Al7Nb合金的耐磨性能影响研究

利用RTEC摩擦磨损试验机开展Ti6Al7Nb合金的摩擦学试验,重点探讨滑液温度对其耐磨性能的影响。结果表明,滑液温度与Ti6Al7Nb合金的耐磨性能呈明显的正相关关系。随着滑液温度上升,Ti6Al7Nb合金的质量磨损量及平均摩擦系数均逐渐增大,滑液温度在46℃时蛋白质沉淀的析出会影响合金的磨损机理,导致质量磨损量较37℃时增加了一倍;扫描电子显微镜(SEM)分析发现,滑液温度为10、20、37℃时,磨损边缘区域受摩擦热作用影响,磨损机理主要为接触疲劳磨损、磨粒磨损及粘着磨损,磨损中心区未发现明显的粘着磨损特征,滑液温度为46、60℃时,边缘处磨损机理以接触疲劳磨损、磨粒磨损及粘着磨损为主,中心区磨粒磨损特征不明显,以粘着磨损为主。

基于级联优化和强度特征的地下退化环境机器人自主精准定位

随着国家深地能源战略和地下基础工程的部署展开,自主移动机器人在地下矿山、工程隧道和地下管道等领域的需求快速增长。地下自主作业机器人所处环境复杂,普遍面临卫星定位信号拒止和场景退化特征,导致机器人位姿状态估计误差漂移严重、环境地图构建扭曲变形。针对地下退化环境机器人状态估计不完备的问题,提出一种精准、鲁棒的激光雷达-惯性同时定位与建图(SLAM)框架和方法,组合惯性里程计和激光雷达-惯性里程计级联优化过程,并在激光雷达点云特征匹配中引入强度特征降低点云几何特征稀疏引起的匹配误差,并通过退化检测引入正确的约束方向,保证位姿估计信息的鲁棒性和准确性。公开数据集和现场巷道实验结果表明,所提方法在精度、鲁棒性方面均有出色表现,在地下巷道退化环境的定位精度可达0.03 m,可为地下退化环境机器人提供可靠的状态估计和环境描述。

基于生物医用Ti6Al7Nb合金表面改性技术的研究进展

Ti6Al7Nb合金作为一种生物医用材料,在临床上得到了极其广泛的应用,为进一步提高其相关性能,使其满足更多的医用需求,对其表面进行性能优化成为了生物工程领域内的热门研究方向。综述了近年来国内外学者通过表面改性技术改善生物医用Ti6Al7Nb合金的耐腐蚀性、耐磨性及生物相容性等方面的研究进展,重点探讨了氧化法、电泳沉积法、离子注入法等表面改性技术在涂层性能、工艺流程及环保等各方面的优缺点,并就提高涂层与基体界面结合力、节能减排等方面提出了相应的技术改进方法,最后对现行表面改性技术的工艺参数优化、多功能梯度涂层的发展提出了展望。

银吡唑甲基吡啶配合物复合润滑油添加剂的高温摩擦学性能研究与曲线拟合

针对高温下润滑油性能突变失效问题,为实现一定温度范围内润滑材料的持续润滑,本文作者开展了突变工况自适应的润滑添加剂设计方法研究,制备了系列润滑机理相同而理化特性不同的高温自适应银吡唑甲基吡啶配合物,设计了适应即时润滑状态的添加剂配比策略,利用四球摩擦磨损试验机研究复合润滑油添加剂的减摩抗磨性能,研究结果表明,与仅含单个配合物的润滑油相比,配比后的润滑油稳定性能更好,能够在不同的温度下持续分解输送银微粒,保证在宽温度范围内的持续低摩擦,具有更优异的自修复能力与润滑性能.通过多种表征手段对其磨损机理进行分析,发现在配合物1的层状结构与配合物2的小尺寸效应的影响下,配合物3在摩擦过程中对接触表面的磨损能够得到有效抑制,表明配合物3与配合物1、2之间存在良好的抗磨协同效应,配合物1、2之间在范德华力的作用下并没有发挥理想的润滑效果.基于系列含银配合物的热重分析结果,通过拟合复合润滑油添加剂的摩擦系数与温度的关系曲线,推导出含银系列配合物的配比方程,并通过Matlab对经验公式提出修正,确定了复合润滑油添加剂的最佳配比为1.0:1.0:0.5,掌握了在持续升温过程中配合物在润滑油中的分解效率,进一步证明了配比后的润滑油银释放效率提升,更适宜用作突变工况下的后备润滑油添加剂.研究结果可为后续润滑油释放润滑材料的润滑效果调控方法设计提供数据支撑和理论指导.

矿用钢丝在腐蚀介质环境下的微动行为研究

钢丝绳中钢丝的锈蚀、磨损或断裂是造成矿井用钢丝绳失效的主要形式.以6×19点接触式提升钢丝绳为研究对象,在自制的微动摩擦磨损试验机上开展钢丝在腐蚀介质环境下的微动磨损试验研究.考察钢丝在模拟矿井淋水腐蚀介质中的微动运行特性,通过磨痕测量微动磨损量,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪对钢丝的微动损伤机理进行分析.结果表明:腐蚀介质影响钢丝的微动运行区域,在干摩擦和中性腐蚀介质下运行于混合区,而在酸性和碱性腐蚀介质下运行于滑移区;腐蚀介质明显降低钢丝的摩擦系数,其中酸性介质下的摩擦系数最小,约为0.36;腐蚀与磨损的交互作用显著加速了材料的流失,酸性腐蚀介质下钢丝的磨痕深度最大;钢丝在干摩擦条件下的损伤机制以材料的塑性变形、粘附涂抹和摩擦氧化为主,而在腐蚀介质环境下的损伤机制转变为磨粒磨损和化学腐蚀.

牛膝关节软骨的力学承载特性及其有限元仿真分析

目的分析软骨的压缩变形行为和液相力学承载特性的关系。方法利用压痕实验测定牛膝关节软骨在不同压头直径、不同载荷下的压缩变形位移,建立有限元模型模拟关节软骨内部液相流动及承载特性。结果模拟压缩位移与实验结果最大相对误差为1.73%,在相同载荷作用下,随着压头直径的增大,软骨的弹性模量与渗透系数随之增大;在相同压头直径作用下,随着载荷的增大,软骨的弹性模量与渗透系数随之减小。载荷作用在软骨上,软骨内部液相主要在软骨内流动,随着载荷的持续,液相逐渐向软骨外流动。软骨表面的孔隙压力、轴向应力、径向应力由于液相的流动呈非线性变化。结论软骨表面的液相流动、孔隙压力及应力分布等影响软骨表面的承载特性;在不同压头、不同载荷下,软骨的承载特性有较大差异。

碱性腐蚀环境下接触载荷对钢丝微动疲劳行为的影响

以矿用钢丝为研究对象,在自制的钢丝微动疲劳试验机上开展钢丝在碱性腐蚀环境下的微动疲劳试验,考察钢丝在应变比为0.8时不同接触载荷下钢丝的微动运行特性,并用光学显微镜和扫描电子显微镜观察钢丝的磨痕和断口形貌,分析其微动磨损和疲劳断裂机理.结果表明:不同接触载荷下钢丝的摩擦系数具有相同的变化趋势,均可以分为4个阶段:跑合期、上升期、下降期和稳定期;4种不同接触载荷下钢丝摩擦副均运行于滑移状态,磨损机制以腐蚀磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和塑性变形为主;钢丝疲劳寿命与磨损量成反比,疲劳断口可分为3个区:疲劳源区、扩展区和瞬断区.

碳酸氢铵和聚乙烯醇复合造孔制备多孔陶瓷及其性能研究

以羟基磷灰石(HA)为基体,采用添加NH4HCO3晶粒并加热去除的方法制备多孔羟基磷灰石(HA)陶瓷,制备过程中同时加入一定量的生物玻璃来增加其强度,添加一定量的聚乙烯醇(PVA)来提高其结合性能和改善贯通性。对制备的多孔生物陶瓷试样进行硬度和抗压强度试验,讨论不同组分对其性能的影响规律,采用扫描电镜对多孔陶瓷试样的微观结构进行分析。结果表明,随着NH4HCO3含量的增加,多孔生物陶瓷试样的孔隙率和硬度增加,抗压强度下降,孔径约为200～300μm;随着PVA含量的增加,试样孔隙率增大,贯通性增强,孔道长度约为1～3mm,孔径在100μm以下;随着生物玻璃含量的增加,试样的体积收缩明显,微孔增多。

摩擦热对髋关节假体服役寿命影响机制的研究进展

髋关节假体服役过程中会产生高于天然关节的摩擦热,引起假体与滑液温度上升进而改变髋关节假体的松动失效机制.研究摩擦热作用下假体摩擦特性、滑液润滑特性及相关细胞生物学特性,对提高假体体内使用寿命具有重要意义.本文中重点阐述摩擦热对髋关节假体服役寿命影响机制的研究进展,并对其发展趋势进行展望.

浅谈本科院校《热工基础》课程的改革

《热工基础》是江苏师范大学机电工程学院面向机械设计专业及车辆工程专业本科生开设的一门专业基础课,旨在拓展机械专业学生在能源动力方面的知识贮备,并使其掌握传热学与热力学两大基本理论在机械工程领域中的实际应用方法。本文基于本科院校人才培养的基本目标,结合笔者的从教经验,从教学内容与教学方法两大方面对《热工基础》课程的改革进行了初步的探索。

银吡唑甲基吡啶配合物的制备及其摩擦学性能研究

针对润滑油高温润滑性能突变失效问题,设计制备3种高温自适应的微纳米级别的银吡唑甲基吡啶配合物(配合物1[Ag(L^(Me))]_(2)(BF_(4))_(2),配合物2[Ag(L^(i-Pr))_(n)](BF_(4))_(n)和配合物3[Ag(L^(Me))(NO_(3))]_(2));考察银吡唑甲基吡啶配合物作为润滑油添加剂的摩擦学性能,并分析其摩擦磨损机制。结果表明:配合物1、2在200~400℃温度区间内表现出良好的抗磨减摩性能,而配合物3由于严重的团聚现象,并没有起到预期的抗磨减摩效果;具有层状结构的配合物1的抗磨减摩效果最好,其质量分数为0.5%时的润滑油的润滑性能最好。热重分析结果表明,银吡唑甲基吡啶配合物在高温下生成的银微粒能够有效填补摩擦表面的凹坑,使摩擦副的磨损形式由二体磨损向三体磨损,降低材料表面的磨损程度。因此银吡唑甲基吡啶配合物可作为可控后备润滑添加剂。

四杆机构案例在机械原理教学中的应用

机械原理是机械专业中研究机械共性的一门主干技术课。它的任务是使学生掌握机构学和机械动力学的基本理论和基本技能,并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计的能力。此次机械原理教学改革就引导学生设计运动轨迹类似椭圆形的四杆机构,将四杆机构案例设计穿插于整个学期。用机械原理知识点负责物料输送装置的设计及工作原理,第一组查找四杆机构图谱,得到轨迹类似椭圆的杆件尺寸,第二组三维软件Pro/E5.0中装配机构模型,导入ADAMS/View中,验证物料输送机构运动副关系,为实际生产中构件布局提供一定参照依据。

工程认证背景下“机械原理”达成度的评价改革

本文以工程教育认证为引领,基于机械类专业基础课机械原理为载体,结合课程目标达成情况评价报告,提出依托将“机械原理”课堂教学与课程设计相结合的教学方式对于学生建立积极的工程价值观。从明确课程目标、优化评价方法、多样化教学方式等方面综合探讨培养工程教育人才的创新精神与设计能力。

NH_4HCO_3/PVA复合造孔制备多孔HA陶瓷的生物活性评价

使用NH4HCO3/PVA作为造孔剂,并添加生物玻璃粉作为增强剂制备多孔羟基磷灰石生物陶瓷,在乐氏生理盐水和模拟体液中对生物陶瓷样品进行体外浸泡,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对浸泡前后样品进行观察分析,计算样品在浸泡前后相成分、晶粒尺寸和结晶度的变化值,对其生物活性进行评价。结果表明,多孔HA陶瓷在两种溶液体系中浸泡后均会产生不同程度的分解,但结晶度无明显变化,溶液体系对陶瓷试样的晶粒尺寸变化、晶面的择优取向变化会产生不同程度的影响。在乐氏盐水中浸泡的样品仅发生TCP相分解,表面无明显的晶体生长;在模拟体液中浸泡后样品的晶粒尺寸发生了较大幅度的变化,表面出现了新的晶体生长现象。

不同浸泡介质下矿用钢丝的电化学腐蚀行为研究

以矿用钢丝为研究对象,模拟典型矿井工况,分别对不同表面处理方式、不同浸泡介质下的钢丝进行全浸泡正交腐蚀试验,通过极化曲线与阻抗谱测量来研究不同钢丝的腐蚀机理,通过观察不同浸泡时间下钢丝的表面形貌及XRD分析来研究不同钢丝的腐蚀过程。结果表明:酸性介质下钢丝在浸泡中期便开始形成钝化膜,而碱性介质下钢丝直到浸泡后期才开始形成钝化膜,酸性介质比碱性介质更易使钢丝发生腐蚀,在2种腐蚀介质下未处理钢丝由于表面注油层对基体的有效保护,耐腐蚀性能优于裸钢丝;点蚀为钢丝腐蚀最常见的表现方式,不同表面处理方式、不同浸泡介质对于点蚀坑的形貌、产生时间及扩展方式具有重要的影响;长期浸泡后,所有钢丝试样表面外锈层主要成分为FeO(OH),内锈层主要成分为Fe3O4。