考虑涡动工况的螺旋槽液膜密封性能分析

为进一步探索液膜密封性能影响机制,以上游泵送螺旋槽液膜密封为研究对象,基于满足质量守恒的Schnerr-Sauer空化模型,建立密封环涡动模型并基于圆形涡动轨迹,探讨了不同操作工况如压差、转速和膜厚时,涡动方向对密封性能和液膜空化影响。结果表明：正向涡动在变压差和变转速时均可提升液膜承载能力但加剧了泄漏量,反向涡动虽减小泄漏量但较大幅度降低液膜承载能力,不利于密封稳定性;变膜厚时,反向涡动显著降低液膜承载能力,而较大膜厚时正向涡动提升液膜承载能力相对较小;正向涡动有效促生液膜空化,而反向涡动在变压差时有助于抑制液膜空化但低速时对其无影响,并且受膜厚影响较小     

钢表面离子束改性类金铡石膜层性能

离子束沉积类金刚石膜是钢表面改性的一项新技术,类金刚石改性膜层显微硬度和表面电阻率在特定轰击能量下出现了峰值;双离子呸轰击混合界面可以提高膜层显微硬度并使峰值向低能量方向偏移,而且大大增强膜基结合强度。在大气环境中,改性膜层对钢的摩擦系数达到０．０８０～０．１８０,在摩擦过程中起减摩作用。另一方面。类金刚石膜层显著提高钢的耐磨性,试验表明,４０Ｃｒ钢表面镀膜后其磨损量是镀膜前的１／２７４。类金刚石     

聚乙烯膜表面能提升改性的研究进展

聚乙烯膜表面改性的目的是在膜表面引入极性基团,提高膜表面的粗糙度,消除弱界面层,提高膜表面能.综述了聚乙烯膜的几种表面改性方法,包括化学改性法、火焰及热处理法、表面接枝法、等离子体处理法、电晕处理法、共混改性法、共同作用法等,并对比了各改性方法的优缺点.聚乙烯是非极性材料,表面能比较低(30～32 dynes/cm),...     

液膜厚度对固态超滑表面在薄液膜下腐蚀行为的影响

利用电沉积法在低碳钢表面上构建了多孔微纳结构并灌注润滑剂制备出一种稳定的固态超滑表面(SSS)。采用电化学测试,扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段研究不同液膜厚度(500,250,100和50μm)下SSS腐蚀防护行为及腐蚀后的微观结构变化规律。结果表明：在薄液膜腐蚀初期,随着薄液膜厚度的降低,SSS的腐蚀行为呈现较小差异,在100μm厚度时SSS具有最大的阻抗,浸泡1 d后极限扩散电流密度为4.899×10^-6 A·cm^-2 (在-1.4 V电位下),拟合后的阻抗值达到1.54×10⁵Ω·cm²;即使浸泡7 d后仍具有6.98×10⁴Ω·cm²的阻抗值,并难以检测到腐蚀产物的生成,表现出优异的稳定性和耐蚀性。     

内、外螺旋槽型机械密封润滑液膜特性研究

应用FLUENT软件对内、外螺旋槽型机械密封润滑液膜特性进行了数值模拟,得到了润滑液膜流场的压力分布、泄漏量、液膜开启力、摩擦扭矩。将内、外螺旋槽型在不同液膜厚度和不同转速条件下的液膜特性作比较,结果表明:同样条件下,内螺旋槽型机械密封的端面压力、泄漏量、液膜开启力、摩擦扭矩均略大于外螺旋槽型机械密封。为螺旋槽机械密封的优化设计提供参考依据。     

铝管表面掺杂改性杂化膜的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)和乙烯基三乙氧基硅烷(KH151)作为水解前驱体制备杂化溶胶,掺杂1.5×10-3mol/L Ce(NO3)3,通过浸渍法在蒸发器铝管表面制备了耐蚀性膜层。CuSO4点滴实验、中性盐雾实验和电化学测试结果表明,掺杂改性杂化膜的耐蚀性能优于铬酸盐钝化膜。红外光谱分析表明,膜层中存在不同类型的Si—O—Si共价键,有机官能团C=C共价键增强了膜层的疏水性。从SEM像可看出,杂化膜均匀、致密、平整。     

钢表面离子束改性类金刚石膜层性能

离子束沉积类金刚石膜是钢表面改性的一项新技术。类金刚石改性膜层显微硬度和表面电阻率在特定轰击能量下出现峰值 ;双离子束轰击混合界面可以提高膜层显微硬度 ,并使峰值向低能量方向偏移 ,而且大大增强膜基结合强度。在大气环境中 ,改性膜层对钢的摩擦系数达到 0 0 80～ 0 1 80 ,在摩擦过程中起减摩作用。另一方面 ,类金刚石膜层显著提高钢的耐磨性 ,试验表明 ,40Cr钢表面镀膜后其磨损量是镀膜前的 1 /2 74。类金刚石膜由于使 2Cr1 3不锈钢在 3 5%NaCl溶液中的自然电位Ecorr和点蚀击穿电位Eb 增大 ,因而明显增强钢的抗点蚀能力。     

常温磷化膜的性能及表面形貌研究

在常温磷化膜的研制过程中，用４Ｘ型显微镜对各种膜层进行了组织形貌的观察和研究。结果表明，通常有八种因素影响常温磷化膜的形成、外观、膜重以及耐蚀性等。通过对膜层性能及形貌研究得知，对常温磷化处理工艺进行优化，可使覆膜质量明显提高。     

硅烷流量对钛合金双极板表面改性碳膜性能的影响

目的通过对钛合金基底进行表面改性,提高其作为质子交换膜燃料电池（PEMFC）金属双极板的耐蚀导电性能。方法通过等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）,调控不同的Si H4流量（0～10 mL/min）,在钛基底表面制备了含硅非晶碳膜。利用电化学工作站、界面接触电阻测量仪、水接触角测量仪、纳米压痕仪,分别测试了薄膜的耐蚀性、导电性、疏水性和力学性能。通过拉曼光谱分析了腐蚀前后薄膜内部杂化比变化,并结合扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜研究了薄膜厚度、腐蚀形貌和内部结构。结果 SiH4流量为8m L/min时,制备的含硅非晶碳膜具有最佳耐蚀性和导电性,该含硅非晶碳膜水接触角为102.91°,硬度为9.28 GPa,弹性模量为60.34 GPa,厚度为2.822μm。其动电位腐蚀电流密度为0.017μA/cm2,相比钛基底提升3个数量级（80.51μA/cm²）,在1.4 MPa压力下,其界面接触电阻为47.06 mΩ·cm²。结论硅的引入诱导非晶碳膜生成类石墨烯结构,提高了非晶碳膜的导电性能和耐蚀性能,提升了薄膜的力学性能及疏水性。用含硅非晶碳膜对钛双极板进行表面改性,有望显著提高极板的燃料电池性能。     

建筑铝型材表面转化膜的制备及性能研究

对建筑6063铝合金型材进行了表面改性处理,采用SEM、电化学性能测试、XRD等方法,研究了单宁酸浓度对表面转化膜形貌、物相组成和耐腐蚀性能的影响。结果表明,当单宁酸浓度为6 g/L时,6063合金表面可以得到均匀、致密、耐腐蚀性优良的转化膜;6063合金表面转化膜的附着力为0级;转化膜中主要含有Al、Na3Al F6和Al2O3·3H2O相,并没有发现含Zr相。     

微孔几何轮廓对浮环气膜密封动压润滑特性的影响

目的 充分研究微织构几何轮廓对浮环气膜密封润滑特性的影响,调节微尺度流动,提高密封综合性能,为气膜浮环密封的优化设计提供理论基础.方法 基于气膜润滑理论,建立表面织构化浮环密封的润滑模型,以圆形、正方形、椭圆形、三角形4种轮廓微织构孔为研究对象,采用有限差分法对流体动压控制方程进行数值求解,获得密封间隙内气膜压力分布,通过试验验证理论模型的正确性和有效性,并考察不同几何轮廓的微织构孔对浮环密封性能的影响规律.结果 微织构孔均可产生显著的流体动压效应,具有三角形轮廓特征的微织构孔在综合密封性能上表现出最佳效果,其次是椭圆形、正方形,最后是圆形.在相同工况条件下,不同几何轮廓的微织构孔对密封性能参数的影响具有相似的规律.其中,转速、压力和偏心率的增大均可提高气膜浮升力;随着压力和偏心率的增加,泄漏率迅速升高,随着转速的升高而缓慢下降;气体摩擦力随着转速、压力和偏心率的升高而升高.结论 在轴套表面合理设计微纹理,并对不同几何轮廓微孔所适应的工况参数进行了研究,明确了不同工况下织构类型的选择和优化.研究结果可为浮环气膜密封的轴套加工制造提供理论依据,具有实际应用价值.     

纳秒脉冲激光参数及激光路径填充方式对表面织构平坦化的影响

目的 减少光纤脉冲激光器制备表面织构产生的毛刺,提高织构制备的质量。方法 利用纳秒激光器在CoCrMo盘加工表面织构时,织构周围会出现随着激光功率增加而升高的毛刺,通过保持激光平均功率不变,增大激光频率的方法来减小织构周围毛刺的高度,并且在材料表面覆盖一层水膜,来进一步减小织构周围毛刺,实现表面织构平坦化,制备出可以直接使用无需二次抛光的表面织构。在此基础上,增加织构加工的次数,在4 mm厚的水膜下打标出一组深度为50 μm左右、毛刺高度小于2 μm的表面织构,并且在25.434 N载荷下,采用销-盘摩擦方式,改变摩擦副的相对运动速度,对其进行摩擦磨损实验研究。 结果 当相对运动速度为30 mm/s时,摩擦系数最小,为0.067 67,远远小于直接加工表面织构的摩擦系数,比原始盘表面降低了23.1%。结论 增大脉冲激光的频率和覆盖水膜制备法可以减小制备织构的毛刺高度,使用覆盖水膜制备法时,多次加工制备大深度织构,毛刺高度始终保持在2 μm,没有明显变化。     

载荷对金属/织构化三元乙丙密封副摩擦学性能的影响

目的 提高三元乙丙/金属动密封的抗磨性能,揭示织构化橡胶在不同载荷下的磨损机理和损伤演变规律.方法 采用激光打标器在三元乙丙橡胶表面加工规则凹坑阵列,与金属小钢球组成摩擦副,并利用UMT-2摩擦磨损试验机进行摩擦实验,研究不同载荷下织构化三元乙丙橡胶试样的摩擦学特性.通过分析摩擦系数和磨损率等获得实验过程的摩擦学信息,...     

多晶柱状Cu膜的表面粗化与织构

用磁控溅射工艺分别在Si和Al2O3衬底上沉积两种不同织构组分的多晶柱状Cu膜,基于动力学标度方法表征两种薄膜的表面粗化特征．结果表明,Cu（111）取向晶粒组分多的薄膜的生长指数较大、表面粗化速率较快．对于较低温度下沉积的多晶柱状薄膜,基于其晶粒几何形态和弱化的晶界限制的特点,提出了一种表面粗化机制,认为薄膜的表面粗化主要依赖于其晶粒表面的粗化过程,而薄膜织构决定了薄膜表面粗化速率．     

基于润湿理论的多功能超滑表面研究进展

超滑表面(SLIPS)是一种通过向具有微纳米多孔结构的衬底注入低表面能液体而形成的全憎表面,能够排斥多种液体,具有液滴滑动阻力小、力学性能好、耐高温高压、自清洁、自修复、润滑减摩等特性,在防腐、防污、减阻等领域具有广阔的应用前景.综述了超滑表面的润湿理论,总结了水相和油相在气相下的扩散系数Sow(a)、液滴外部和液滴下方的润湿结构、每种结构单位面积的总界面能、每种结构稳定性的等效判据以及超滑表面存在的12种热力学状态.讨论了超滑表面的制备原则,总结了制备粗糙基底的方法及优缺点.为了制备性能优异稳定的超滑表面,在遵循设计原理的同时,还需充分了解衬底、润滑剂、工作流体和外部气体之间的相互作用.针对多功能超滑表面的特性,综述了其在防腐蚀、防覆冰、防污、减阻、油水分离、水雾收集、生物医学7个领域的应用机理和研究现状.最后,对超滑表面的发展前景进行了展望.未来的超滑表面应朝着制备工艺简单有效、力学性能稳定、多功能化、绿色环保的方向发展.     

衬底温度对CVD金刚石薄膜织构的影响

利用扫描电镜观察了CVD自支撑金刚石薄膜的表面形貌组织,利用X射线衍射技术检测了薄膜织构。研究表明,不同衬底温度条件下制备的金刚石薄膜形成不同的织构和表面形貌组织,衬底温度升高使生长速率参数α减小,金刚石晶体最快生长晶向由〈100〉晶向向〈011〉和〈111〉晶向转变,使得薄膜中{011}和{111}织构随温度提高不断...     

不同密封副材料的表面织构设计及其润滑和密封特性

表面织构化是提升机械密封性能的有效途径,合适的密封副材料是保证机械密封长寿命、高可靠性运行的先决条件。为获得基于不同密封副材料的表面织构设计原则,选取硬质合金/碳石墨、硬质合金/碳化硅两类密封副材料,在硬质合金密封环端面加工不同参数的直线型、V型槽表面织构,研究其润滑和密封特性。结果表明,对于硬质合金/碳石墨密封副,在密封端面加工面积率为4%、（θ,β）参数为（-30°,60°）的V型沟槽织构具有较优的减摩和抑制泄漏效果;对于硬质合金/碳化硅密封副,织构化密封端面能显著降低摩擦因数和启动力矩、促进密封端面热量排散、且不会增加泄漏,面积率为6%直槽型织构效果最优。进一步揭示了织构类型和排布形式对润滑和密封性能的作用机理,为不同工况下密封副端面织构化设计提供了参考。     

微量润滑工况下纳米粒子协同微织构对刀具切削性能的影响

目的 探究微量润滑工况下纳米粒子与织构协同作用对刀具切削性能的影响及其变化规律。方法 通过有限元数值模拟软件ABAQUS对不同工况下刀具的等效塑性应变、等效应力以及切削力的变化进行仿真和预测评估。同时,通过切削试验进行验证分析,并结合刀具前刀面的磨损状态、前刀面磨损区主要元素含量、切屑形貌及其变化以及已加工表面质量对刀具的切削性能进行综合评价,以探究纳米粒子与织构刀具的协同作用对刀具切削性能的影响机制。结果 仿真结果 表明,N-O-M切屑的等效塑性应变较小,切屑层较薄,与N-O-T相比,最大等效应力值降低了26.4%,平均切削力为232 N,刀具减摩效果最为明显;不同工况下平均切削力误差均控制在10%以内,试验值与仿真值高度一致;N-O-M磨损面积仅为1.95×10^-2 mm²,刀具表面无明显的黏结物和崩刃现象,磨损面积仅为N-O-T的39.8%;N-O-M切屑卷曲半径最小,已加工工件表面脊线较长,工件表面质量较优。结论 微量润滑工况下纳米粒子与表面织构的协同作用对提高刀具切削加工性能具有重要意义。微液滴在一定的压力下能渗入刀-屑界面接触区形成液膜,织构沟槽中的纳米粒子随着液膜中润滑介质的流动能够周期性释放到摩擦副的接触表面,持续作用于切削区域改变原有的摩擦接触状态和润滑方式,促进摩擦副间摩擦形式由滑动摩擦向滚动摩擦状态转变,实现减摩降磨的目标。