不同湿度条件下N、Si共掺杂DLC膜的摩擦学性能研究

采用射频化学气相法沉积了氮、硅共掺杂类金刚石碳膜(N-Si-DLC).用X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪、表面形貌仪及扫描电子显微镜等对薄膜结构进行了表征,用球-盘往复摩擦试验机考察了不同湿度(RH为15%,45%和75%)空气中薄膜与316L不锈钢球配副的摩擦学性能.结果表明:与Si-DLC相比,N-Si-DLC膜内sp^2C成分含量较高,N主要以C=N、C≡N、Si-N键形式存在于膜内;膜的内应力低,硬度和杨氏模量较低;含N量少的N-Si-DLC膜显示出更低的摩擦与磨损,其摩擦学性能对湿度的变化表现出较低的敏感性.

边缘修形织构化N、Si共掺杂类金刚石碳膜在空气中的摩擦磨损性能

采用激光加工和抛光方法,在镜面抛光的4Cr13不锈钢基板上制备了凸起面积密度分别为35%、44%和58%的边缘未修形和边缘经圆滑修形处理的圆柱凸起织构,并采用溅射和射频化学气相法在织构表面沉积N、Si共掺杂类金刚石碳(N-Si-DLC)膜;采用球-盘式往复摩擦磨损试验机研究了边缘未修形和边缘修形的凸起织构化N-Si-DLC膜与316L不锈钢球在不同相对湿度(RH=15%,45%,75%)空气中的摩擦磨损性能;同时,基于有限元法分析了稳定摩擦阶段静态接触应力的分布情况.结果表明:边缘修形织构化N-Si-DLC膜的摩擦系数和磨损率均显著低于边缘未修形织构化N-Si-DLC膜,边缘修形效果与织构凸起面积密度有关,并影响织构的摩擦磨损性能;凸起面积密度为44%的边缘修形织构化DLC膜的减摩耐磨效果最佳;织构化DLC膜的摩擦磨损性能与织构边缘的最大接触应力密切相关,采用边缘修形可以大幅减小凸起织构边缘的最大接触应力,从而达到减摩耐磨的效果.

边缘效应对织构化Si-DLC膜油中摩擦学性能的影响

引起边缘应力集中的边缘效应是影响边界润滑条件下织构材料摩擦学性能的重要因素之一.本文中采用激光加工、电化学和机械抛光的方法在不锈钢表面制备了边缘未修形和修形凹坑织构,在此基础上采用溅射/射频化学气相沉积技术沉积了Si-DLC膜,研究了边缘修形对织构化薄膜在油中摩擦学性能的影响.基于有限元方法分析了加载条件下凹坑织构接触界面的应力分布,考察了修形对边缘效应的影响.结果表明:边缘修形可大幅降低凹坑织构化薄膜与不锈钢对偶球配副间的摩擦以及对偶的磨损.织构的摩擦学性能与边缘效应呈正相关关系,边缘修形可使凹坑边缘的最大接触应力降低30%左右,有利于缓和凹坑边缘的刮擦作用从而降低织构材料的摩擦磨损.

风冷燃料电池设计及其性能研究

传统质子交换膜燃料电池运行中需要冷却系统带走电池生成的热量,这导致了电池系统十分笨重庞大,限制了燃料电池的应用。为了简化燃料电池系统,本文设计并实验研究了风冷燃料电池堆。本文利用流体力学知识,设计了风冷燃料电池堆的流场结构,优化电堆运行参数。风冷燃料电池装置的简化使其和传统燃料电池的操作条件有较大差异,本文对风冷电堆的热平衡进行探讨,对不同操作条件对电堆的性能影响进行实验研究。得出了500W风冷燃料电池的单电池数为20片,单电池活性面积为140cm^2,氢气流道双蛇形,规格尺寸为7×20cm^2,空气直流道,规格尺寸为7×20cm^2。当负载600mA·bcm^(-2)电流密度时,风冷电堆最佳性能所需的温度是46℃,最佳风量为2. 68m^3/min。

一种新型无碳式自动控制出水装置的设计

针对只依赖于机械结构而自动控水系统的问题,提出一种基于建立数学模型的控制算法,有效地实现了用机械控制自动出水与自动停水的问题,仿真结果表明连杆的运动传递液压系统自动控制出水与停水得到明显改善,验证了该控制算法的可行性。

边缘效应对凹坑织构接触应力的影响

边缘效应是引起织构表面应力集中现象的主要因素之一,织构的摩擦学性能与受载时织构边缘的最大应力密切相关。本文通过有限元分析了凹坑织构在初始和稳定摩擦阶段的静态接触应力分布,研究了在不同摩擦状态下边缘效应对织构表面接触应力的影响。为降低织构的边缘效应因素,同时计算了具有圆弧过渡边缘织构表面的应力分布。计算结果表明,织构最大接触应力趋势与摩擦系数的变化呈正相关,边缘圆弧过渡可显著降低织构的最大应力。

高技术软纤维在水泥混凝土路面中的应用

进行了软纤维与硬纤维（钢纤维）的性能比较；论述了软纤维对混凝土结构影响机理；分析了软纤维的施工工艺及经济分析比较；阐述了软纤维混凝土工程应用领域；在许昌－平顶山－南阳高速公路南阳收费广场水泥混凝土路面施工中，以聚丙烯软纤维在水泥混凝土路面中的优越性能进行实验验证。