变轨距转向架微动磨损机理与实验研究

变轨距转向架能高效解决不同轨距所导致跨国联运效率低下问题。表面处理技术可有效降低轮轴间的摩擦磨损,但其减磨微观机理尚不清楚。因此,该文利用分子动力学模拟,从微观角度建立转向架轮轴间三维微动磨损模型进行仿真分析与实验验证。结果表明,轮轴两表面间在接触应力下产生微凸起接触,微凸起挤压变形黏附,分离时凸起黏附物受剪切力脱附,从而形成微动磨损。基于分子动力学模拟的分析方法对“摩擦磨损与润滑”课程的微动磨损分析内容方面具有重要的应用价值,能帮助学生直观感受微动磨损的宏观作用效果。

等离子喷涂NiCrAl/Cr_(2)O_(3)/V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)复合涂层的制备及其高温摩擦行为研究

采用等离子喷涂制备了NiCrAl/Cr_(2)O_(3)/V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)复合涂层,并对涂层在600℃下的摩擦学行为进行了研究.结果表明:通过共混球磨、粘接团聚的方法,可制备出微米级且具有较好团聚形貌的V_(2)O_(3)-Bi_(2)O_(3)复合粉体,能够作为Ni基复合涂层的等离子喷涂喂料.复合涂层在600℃的平均摩擦系数为0.33,且得益于良好高温自润滑性能、以及添加Cr_(2)O_(3)能够缓解V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)对涂层硬度的不利作用,因而复合涂层磨损率(3.84×10^(-4)mm^(3)/N·m)约为纯NiCrAlY涂层的一半.在高温摩擦下,复合涂层磨痕内生成以BiVO4为主的多元氧化物摩擦化学产物,并表现出易剪切滑移特征,这是复合涂层良好高温自润滑性的主要原因.

烘干温度对线切割钼丝冷拔用石墨乳使用性能的影响

为研究不同烘干温度下所制备的钼丝表面石墨乳烘干涂层厚度、碳氧含量变化及其对钼丝冷拔加工的润滑效果(模产、钼丝表面)影响,本文按3个插值点烘干温度(600、700、800℃)进行钼丝在线热拉压延后单独涂覆石墨乳烘干以获得相应的石墨乳涂层,并继续后面冷拔加工对比测试。结果表明:不同烘干温度会导致石墨乳涂层的厚度及碳、氧含量变化,从而影响石墨润滑性能,进而影响后续钼丝冷拔加工的润滑效果。相比较3个烘干温度点中,烘干温度在700℃时,石墨乳涂层厚度最大且碳、氧含量比例适中,此时的石墨润滑性能大增,因此,该温度点下制备的石墨乳涂层在后续钼丝冷拔加工中体现出较好润滑效果,其模产水平高、成品丝材表面质量好。通过本次研究,可以为线切割钼丝冷拔加工的润滑效果优化提供参考。

脂润滑球轴承的贫油现象及影响润滑膜厚的机理

使用电容法对脂润滑深沟球轴承在不同条件下的实时润滑膜厚进行了有效测量,引入量纲一的膜厚参数对其贫油影响因素进行了分析。结果表明,脂润滑轴承在相对较低的转速下已经发生了贫油现象;量纲一的膜厚可用转速、基础油黏度和赫兹接触半宽的乘积ω表征且存在幂指数关系,这与单点接触测量条件下的结论一致,但幂指数值不相同;润滑膜厚是转速和基础油黏度乘积的函数,且随该乘积的增加而减小,但这种减小趋势非常缓慢。

考虑弹性变形的柱塞泵柱塞副润滑及泄漏特性研究

针对航空柱塞泵关键摩擦副存在的摩擦磨损严重、泄漏量大等关键问题,引入压力流和剪切流影响因子,修正间隙流动的雷诺控制方程,然后采用有限元方法,考虑柱塞副弹性变形的影响,对柱塞副的润滑及泄漏特性进行分析。结果表明:考虑衬套弹性变形条件下的最大油膜压力小于刚性衬套条件下的,且油膜压力在靠近柱塞两端的位置时略微大于未考虑弹性变形的情况下的;刚性衬套的最小油膜厚度小于弹性衬套的,考虑弹性变形的油膜厚度沿轴向呈两端急速增大、中间较为平坦的“开口簸箕形”,而刚性衬套沿轴向的油膜厚度呈一条直线,且沿周向方向的衬套最大变形量约为沿轴向的2倍;当压差和柱塞的偏心率增大时,单个柱塞副的泄漏比大部分呈近似线性增大的趋势,当单边间隙增加到3μm以上时,泄漏比显著增大。

海水对油品混合物老化及其摩擦学性能的影响

为探究海水对油品混合物老化及其摩擦学性能的影响,使用烘箱对含盐水(模拟海水)油品混合物进行老化测试,分析含典型基础油及极压抗磨剂的油品混合物在老化过程中的物理化学性能;使用光学显微镜表征油品混合物老化过程中对滚子表面形貌的影响,采用球盘试验机研究老化后油品混合物的摩擦学行为,并利用X射线电子光谱仪(XPS)对摩擦试验后的摩擦副表面进行化学分析。结果表明:添加盐水的油品混合物中老化后,其黏度和总酸值不会发生明显变化(酯基系列油品混合物除外),但其润滑下的磨损会高于没有添加盐水的油品混合物;随着老化时间的增加油品混合物润滑下的磨损会降低,原因在于老化后摩擦副表面磨痕上氧(氧化物)含量降低,在磨合期间能给摩擦副表面提供的保护较少。

激光加工微织构研究进展及其在改善摩擦学特性方面的功能分析

微织构对表面摩擦磨损有着显著的减缓和改善作用,已成为工程应用和工业研究的热点。重点阐述激光烧蚀制备织构的去除机理,并对纳秒、皮秒以及飞秒激光等各类加工织构的方法进行了对比分析,阐明织构在多种领域表面改性作用,重点说明了微织构减摩降磨与提高润滑效应的作用机理,分析和研究了织构的几何参数对摩擦性能的影响。

(MgCoNiCuZn)O高熵氧化物陶瓷涂层的制备及性能

通过高温固相反应烧结法在不同烧结温度(700~1 000℃)下制备(Mg Co NiCuZn)O高熵氧化物陶瓷粉体,并采用大气等离子喷涂技术在Inconel 718合金基体表面制备了陶瓷涂层,研究了陶瓷涂层的微观结构和性能。结果表明:在900,1 000℃烧结温度下均合成了具有单一岩盐相结构的(Mg Co NiCuZn)O高熵氧化物陶瓷粉体;用这2种温度烧结陶瓷粉体制备的陶瓷涂层的硬度为5.42~5.94 GPa,结合强度为45.4~48.5 MPa,用1 000℃烧结粉体制备的陶瓷涂层的结合强度和硬度较高。陶瓷涂层与氧化铝球对磨时的摩擦因数为0.59~0.69,磨损率为2.59×10^(-5)~4.13×10^(-5) mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),主要磨损机理为磨粒磨损和疲劳剥落,用1 000℃烧结粉体制备的陶瓷涂层的摩擦因数与磨损率较低,磨损表面犁沟细而浅,剥落坑小而少。

润滑油摩擦学性能对滑滚接触表面微点蚀影响机理

使用微点蚀试验机对两种商用润滑油在不同滑滚比和相对湿度条件下进行了测试,评估摩擦学性能与微点蚀程度之间的关系.微点蚀试验后,使用光学显微镜对滚子表面微点蚀程度进行了评估.结果表明,相对湿度或滑滚比的增加会导致较高的磨损,而摩擦系数变化没有统一趋势.滚子表面微点蚀程度受到摩擦和磨损的综合影响,并对磨损和微点蚀程度关系的两种机制进行了说明.这两种机制与应力(与摩擦系数相关)作用下形成的裂纹所导致的微点蚀扩展速度,以及磨损导致的微点蚀去除速度密切相关,将有助于评价滑滚接触中润滑剂的性能.

表面微织构化石墨涂层对铝合金表面的协同减摩机理研究

目的研究微织构和固体润滑涂层对铝合金表面减摩、抗磨性能的协同作用效果,为铝合金内燃机活塞外圆表面的减摩、抗磨设计提供参考。方法采用脉冲Nd:YAG激光器在试件表面加工出具有规则形貌的正方形凹坑阵列,利用热喷涂工艺在微织构化基体表面喷覆固体石墨涂层,在乏油条件下,利用HSR-2M型高速往复摩擦磨损试验机进行摩擦磨损实验,采用扫描电子显微镜和超景深显微系统对试样磨损表面进行了分析,研究微织构几何参数、相对滑动速度、涂层特性对摩擦副表面减摩、抗磨作用的协同机理及影响规律。结果在乏油润滑条件下,仅覆盖石墨涂层的摩擦副表面,摩擦系数较光滑表面降低了44%。经微织构修饰的摩擦副表面,其摩擦系数明显小于光滑表面,其中微织构所占面密度为8.2%时摩擦系数最低,相对于光滑表面降低了67.4%。当在微织构和石墨涂层的协同作用下,摩擦系数进一步降低至0.07,且铝合金基底表面未见明显磨损,此外较高的滑动速度有利于摩擦系数的进一步降低。结论微织构和石墨涂层的协同作用下,能有效改善乏油工况下铝合金表面的摩擦学性能,合理的几何参数可以更有效地发挥减摩和抗磨效果。

激光微织构固体润滑表面高温摩擦学性能研究

目的研究微织构纳米固体润滑剂及碳纳米管(CNTs)添加剂对微织构表面高温润滑性能的影响。方法采用YLP-HP-1-100-100-100型光纤激光器在Cr4Mo4V高温轴承钢表面进行织构化处理,并填充二硫化钼(MoS_2)-聚酰亚胺(PI)和不同碳纳米管添加含量的MoS_2-PI-CNTs复合固体润滑剂。在环-盘接触的MMU-10G高温摩擦磨损试验机上进行了环境温度从室温到400℃的滑动摩擦性能试验。结果填充含纳米MoS_2的复合固体润滑剂的微织构表面的摩擦系数比填充含相同含量微米MoS_2的低35%左右。微织构纳米MoS_2-PI自润滑表面摩擦系数随碳纳米管含量的增加先减小后增大,当碳纳米管质量分数为6%时,其摩擦系数最小,且比无碳纳米管的低37%左右。在MoS_2-PI纳米复合润滑剂中添加6%碳纳米管后,MoS_2-PI-CNTs纳米复合润滑剂具有更高的使用温度和更低的摩擦系数。结论纳米Mo S2的润滑效果优于微米MoS_2,碳纳米管有利于提高Mo S2-PI复合固体润滑剂的耐热性能和润滑减摩性能。

空间原子氧辐照对电刷镀Ni/MoS_2-C镀层组织结构及摩擦学性能的影响

研究了空间原子氧对电刷镀Ni/MoS2-C固体润滑镀层的影响,通过SEM,EDS以及TEM观测了镀层的微观结构及成分,采用XRD确定了镀层的相结构,并利用MSTS-1多功能摩擦磨损试验机对比原子氧辐照不同时间后镀层摩擦学性能的变化情况。结果表明:原子氧对电刷镀Ni/MoS2-C复合镀层的氧化腐蚀作用明显,镀层中氧化产物MoO3增加,同时镀层表面氧化膜的存在使得其摩擦因数在实验初期阶段相对较低,镀层表面经一定能量的原子氧高速轰击后材料表面结构分布不均,进而在真空吸气作用下造成的应力变化导致微观裂纹数量增加且镀层致密性遭到一定程度的破坏,但氧化膜的存在有效地降低了镀层起始摩擦因数,原子氧的能量还不足以完全破坏Ni/MoS2-C镀层的摩擦学性能。

聚酰亚胺粘结MoS_2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能

为了探讨聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能及其作用机理,采用MHK-500型摩擦磨损试验机对聚酰亚胺粘结MoS2基固体润滑涂层在4种油介质(RP-3煤油、SG 15W-40机油、0#柴油和液体石蜡)中的摩擦磨损性能进行了评价,并对其机理进行了初步探讨.结果表明:与干摩擦相比,涂层在4种油介质中的摩擦学性能均得到显著提高,其中涂层在柴油介质中抗磨性能的提高最为突出;同种油介质中,涂层在高速(2.56 m/s)、低载(1 120 N)下的耐磨性明显优于低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的耐磨性;在低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的煤油介质中,涂层表面的物理状态在摩擦过程中的变化最终导致涂层摩擦系数的起伏和较大的磨损率.

液滴碰撞固体壁面的铺展特征研究

利用数值计算和实验观察相结合的方法研究液滴与水平固体壁面碰撞后的铺展过程,讨论液滴在铺展的各个阶段的压力分布特性和速度分布特性。数值计算结果表明液滴与固体壁面的接触角、液滴半径大小、液滴黏度、冲击速度等因素对铺展过程中液滴的最大铺展半径和最大反弹高度有影响。数值结算结果与实验观察结果一致。

黏结石墨基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能

为了探讨聚酰亚胺黏结石墨基固体润滑涂层在油介质中的摩擦学性能及其作用机制,采用MHK-500型摩擦磨损实验机对聚酰亚胺黏结石墨基固体润滑涂层在4种油介质(RP-3煤油、0#柴油、液体石蜡和SG 15W-40机油)中的摩擦磨损性能进行评价,并对其机制进行初步的探讨。结果表明:与干摩擦相比,涂层在4种油介质中的摩擦学性能都有显著提高,其中在柴油介质中涂层的抗磨性能提高最为突出,可能的原因是中等黏度的柴油介质在摩擦界面能形成足够厚的油膜,又能对涂层进行有效的冷却;同种油介质中,涂层在高速(2.56 m/s)、低载(1 120 N)下的耐磨性能明显优于低速(1.54 m/s)、高载(2 120 N)下的耐磨性能。

人工神经网络在拉深润滑油选择中的应用

首次利用人工神经网络技术对影响拉深过程中法兰下摩擦系数的工艺参数及润滑油参数进行了分析 ,提出了润滑油选择方案并描述了神经网络建模过程。神经网络预测计算结果与实际符合较好。对自行设计的试验装置进行了简要描述并提出了试验数据误差修正公式 ,实践证明 ,该公式有效的减少了试验误差。

表面织构化刀具的研究现状与进展

高速切削加工作为难加工材料的主要加工方式,在其切削过程中,刀具的快速磨损、加工表面质量差等问题显著。近些年来,表面织构由于在控制摩擦、减小磨损和改善润滑性能等方面的作用引起了国内外学术界和产业界的广泛兴趣,为刀具减摩降磨技术的研究提供了新方向。表面织构效应是通过在摩擦副表面加工出具有不同形状几何参数和分布特征的微凹坑、微沟槽等阵列结构时,表面的摩擦磨损和润滑特性随之改变的热动力学效应。针对表面织构技术在刀具方面的应用研究,描述了刀具表面织构的主要制备方法,对比分析了各种制备方法的优缺点,然后分别阐述了微沟槽织构、微凹坑织构、纳米织构/微纳复合结构阵列以及织构化自润滑刀具在减缓刀具磨损、提高加工质量等方面的研究现状与进展,同时分析了表面织构改善刀具系统摩擦学性能的原因和机理,最后指出刀具表面织构技术目前研究存在的问题及其对刀具减摩降磨的重要意义。

汽车用合金化热镀锌钢板摩擦特性研究

采用平板滑动摩擦实验研究了接触压力、滑动速度、润滑油黏度和温度对合金化热镀锌钢板摩擦系数的影响,基于粘着理论深入分析了合金化热镀锌钢板摩擦系数变化的原因,并利用扫描电镜对比分析了不同摩擦条件下的镀层磨损,进一步验证了合金化热镀锌板摩擦系数的变化规律.研究表明:镀锌板摩擦系数随着接触压力、滑动速度和润滑油黏度升高均有不同程度降低;摩擦系数随着温度的增加而快速升高.摩擦系数与接触压力的1-n次方成反比;在接触压力恒定的情况下,摩擦系数的大小由模具和镀层直接接触部分占总接触面积百分比α决定;α随接触压力、温度的增加而升高,随滑动速度、润滑油黏度的增加而降低.

正压力和滑动速度对镀锌钢板摩擦系数的影响

本文采用平板摩擦试验研究了正压力和滑动速度对热镀纯锌、电镀纯锌、预磷化电镀纯锌和热镀锌铁合金摩擦系数的影响.结果表明:当滑动速度为1000mm/rmin、正压力处于1000N～4000N范围内,随着压力的增加所有镀锌钢板的摩擦系数明显降低,但压力较大时降幅明显放缓.由于预磷化层具有良好的润滑作用,预磷化电镀锌钢板的摩擦系数与滑动速度基本无关,且始终保持在较低数值.随着滑动速度的增加热镀纯锌、电镀纯锌和热镀锌铁合金的摩擦系数降低.

粘结固体润滑涂层在油润滑条件下的摩擦学性能

为了探讨粘结MoS2基固体润滑涂层在油润滑条件下的抗磨减摩性能,采用MHK-500型摩擦磨损试验机对粘结MoS2基固体润滑涂层在4种常用油(液体石蜡、RP-3煤油、4050滑油和CD-40柴油)润滑下的摩擦磨损性能进行了研究,考察了速度和载荷对润滑涂层在4种不同的常用油润滑下的摩擦磨损性能。结果表明,在低载荷(320N)试验条件下,4种常用油润滑下涂层的耐磨性比干摩擦下得到显著的提高,摩擦因数从0.12降低到0.08左右;但在高载荷(1100N)下,油润滑对涂层的摩擦磨损性能没有明显的改善。只有在合适的载荷下,固/油复合润滑技术可明显改善摩擦副的润滑性能。