超声表面滚压处理铝合金钻杆的高温摩擦学性能

为了提高铝合金钻杆的耐磨性,利用超声表面滚压技术(USRP)对2219铝合金钻杆材料进行表面强化处理。采用透射电子显微镜(TEM)表征了USRP处理后铝合金的晶粒大小,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计测量了强化层的微观形貌、相组成和显微硬度,并利用高温摩擦磨损试验机评价了试样的摩擦学性能,对磨副为玛瑙球。结果表明,经USRP处理后2219铝合金表面形成了纳米晶和厚度约500μm的塑性强化层,表面硬度由120 HV0.05提高至190 HV0.05。随着摩擦磨损试验温度的升高,未处理试样和USRP试样的平均摩擦因数和磨损率都逐渐增大。在相同试验温度下,USRP试样的平均摩擦因数和磨损率均小于未处理试样的。未处理试样和USRP试样的磨损机制主要是黏着磨损和磨粒磨损。     

人工神经网络方法在摩擦学领域的应用研究进展

摩擦学系统具有复杂性,但传统研究方法无法精确定量求解摩擦学复杂问题。为了了解摩擦学复杂问题的解决方法,更好地开展对摩擦学复杂问题的深入研究,阐述人工神经网络方法解决磨损过程的预测、摩擦因数预测与分析和磨屑识别等摩擦学复杂问题的研究进展,并对其未来发展趋势进行展望,如建立新型神经网络模型,建立集成度高、耦合多种分析方法的平台以及创新研究对象等。     

一种快速检测单晶硅亚表面损伤层厚度的方法

为了保证单晶硅晶圆在精研与抛光过程中的品质与质量,亟待寻求一种快速、简单、经济的硅材料亚表面损伤程度的检测方法。基于HF溶液对单晶硅损伤层的选择性刻蚀特性,提出一种快速检测单晶硅亚表面损伤层厚度的方法。透射电镜观测结果显示,HF溶液能选择性地刻蚀单晶硅划痕区域的亚表面损伤层,证实了该方法检测结果的有效性。利用该方法研究了载荷和速度对单晶硅亚表面划痕损伤的影响。结果表明,当外加载荷为单晶硅临界屈服载荷的1.1倍及以下时,单晶硅亚表面的划痕损伤层厚度随刻画速度的增大而减小;而当外加载荷达到临界屈服载荷的12.5倍时,单晶硅亚表面的划痕损伤对刻画速度的变化不敏感。该方法可方便快捷地检测单晶硅划痕区域亚表面的损伤层厚度,有望应用于单晶硅晶圆平坦化过程的损伤检测与控制。     

多尺度点磨削表面纹理功能及摩擦学特性分析

为研究多尺度表面的表面形貌对其使用功能和摩擦学特性的影响,设计加工5组具有不同多尺度特征的点磨削表面纹理试件。测量试件的表面形貌功能参数,通过功能参数对比分析,得出试件表面形貌对其功能参数的影响规律。在油润滑和干摩擦两种情况下对试件进行表面摩擦学特性实验,分析后得到了多尺度点磨削表面形貌对表面摩擦学特性的影响规律。结果表明:多尺度点磨削表面具有加工可控性;不同表面形貌的零件,其表面功能特性也不相同。可通过控制工艺参数来获得合理的零件表面形貌及纹理特征,以满足零件表面实际应用及功能要求。     

仿生密度激励的摩擦振动对摩擦学特征的影响

利用ABAQUS仿真模拟往复式摩擦副干摩擦特性,提取摩擦过程中的速度特征,以振动烈度来量化摩擦振动,分析了仿生密度所激励出的摩擦振动对摩擦学特征值的影响。结果表明,由同一种密度的仿生副所产生的摩擦振动、温度、摩擦应力、磨损深度都具有相同的效果,振动烈度—摩擦学特征值曲线呈递增趋势,合理的仿生密度可以起到减振、消磨、降温的作用。     

基体偏压对CrN涂层结构和海水环境摩擦学性能的影响

采用多弧离子镀技术,在不同偏压(0~-100 V)下在316 L不锈钢基体上沉积CrN涂层,通过球-平面往复式摩擦磨损试验机研究基体偏压对涂层结构和海水环境下摩擦学性能的影响。结果表明:随着偏压的增大,涂层结构变为更加致密,涂层硬度先增加后基本稳定;随着偏压的增大,涂层与316L基体的结合力先增大后减小,偏压为-50~-75 V时涂层有最好的结合力;在海水环境下,涂层具有很低的摩擦因数(0.2~0.3),并随着偏压升高而降低;随着偏压的增大涂层的磨损率先减小后增大,偏压为-50~-75 V时涂层的磨损率较低。偏压为-50~-75 V时制备的涂层具有最好的综合机械性能。     

有机钼添加剂对重载装备柴油机油中的减摩抗磨性能影响

针对某重载装备所用柴油机油CD+/10W 40减摩抗磨性能不足的问题,分别添加不同含量的二烷基二硫代磷酸钼（MoDDP）、二烷基二硫代氨基甲酸钼（MoDTC）和钼胺络合物（Mo A）3种油溶型有机钼添加剂,通过SRV摩擦磨损试验机考察其减摩抗磨性能,通过激光显微镜、SEM、EDS、XPS对磨痕进行形貌观察及元素分析,并分析其减摩抗磨机制。结果表明：不同种类的有机钼在柴油机油中均能降低摩擦因数,但其减摩抗磨效果不尽相同,其中,08%质量分数的MoDTC在柴油机油中的减摩抗磨效果最佳,摩擦因数降低约533%,磨损体积减小约269%,而Mo A反而使磨损增大。机制分析表明MoDDP和MoDTC在摩擦表面分解生成了含MoS2、MoO3等的化学反应膜和化学沉积膜,起到了减摩抗磨作用;而钼胺络合物在磨损表面没有形成含钼的摩擦保护膜,而是形成了磨粒,因而增大了磨损。     

脉冲参数对Cu-Sn-PTFE镀层组织结构和性能的影响

用脉冲电沉积的方法,在焦磷酸盐电解液中制备Cu Sn PTFE复合镀层,研究电流密度、脉冲频率、占空比等对镀层组织结构、成分、硬度及摩擦学性能的影响。结果表明,随电流密度和脉冲占空比的减小,复合镀层表面变得细腻,硬度逐渐增加;而随着脉冲频率的增大,镀层的摩擦因数有下降的趋势;复合镀层中的氟元素含量越高,镀层硬度越低,而镀层中的PTFE颗粒在摩擦过程中使得镀层具有优异的自润滑性能。在电流密度为25 A/dm2、频率3 000 Hz、占空比60%的脉冲参数组合下,复合镀层的组织均匀,PTFE含量高,摩擦学性能也最优异。     

橡胶表面粗糙度对DLC薄膜摩擦学性能的影响

目的 探究三元乙丙橡胶(EPDM)表面粗糙度对DLC薄膜和Cr/DLC的微观结构、附着力、摩擦学性能的影响,并阐明Cr中间层对橡胶表面DLC薄膜的作用。方法 使用砂纸打磨EPDM橡胶得到不同的表面粗糙度。采用非平衡磁控溅射技术在不同粗糙度的橡胶基体表面沉积无中间层的类金刚石碳基薄膜(DLC)及有Cr中间层的类金刚石碳基薄膜(Cr/DLC)。使用二维轮廓仪获得基体及薄膜的表面粗糙度,通过扫描电子显微镜以及拉曼光谱对薄膜的表面形貌和结构成分进行分析,并采用X切割试验和摩擦磨损试验分别评估DLC薄膜的附着力和摩擦学性能。结果 基体表面粗糙度对薄膜的微观结构没有显著影响,但却对薄膜附着力以及摩擦学性能有较大的影响。薄膜附着力随着基体粗糙度的增加呈现先增大后减小的趋势,当基体表面粗糙度为1 100 nm时,DLC薄膜具有最强的附着力和最佳的摩擦学性能。此外,Cr中间层的引入对提高薄膜附着力和承载能力起到了积极的作用。结论 适当增加基体表面粗糙度可以增强DLC薄膜的附着力,改善薄膜的摩擦学性能。Cr中间层可以提高薄膜的承载能力,从而提高薄膜的耐磨性。     

铜表面纳尺度沟槽织构的摩擦学性能

目的 通过分子动力学（MD）模拟,揭示了纳尺度沟槽织构对单晶铜摩擦磨损的影响机理,为设计高耐磨超声电机（USM）定子材料提供理论指导方法 建立了金刚石-铜摩擦配副模型,首先研究了金刚石下压深度对铜基体摩擦学性能的影响,随后重点研究了铜表面沟槽织构的角度、深度、宽度对摩擦学性能的影响。通过提取摩擦过程中的摩擦因数、磨损原子数目、摩擦界面温度、体系能量、界面间相互作用力以及观察摩擦前后界面形貌变化,从原子尺度揭示沟槽织构对铜的减摩机理。结果 对于无织构铜表面,摩擦因数和磨损率等性能参数随着下压深度的增加而增加;有沟槽织构的铜表面,摩擦因数和磨损率相较于无沟槽织构有显著下降。在沟槽织构与摩擦方向成90°时,效果最佳,摩擦因数下降25%左右,磨损率下降50%。同时,摩擦因数和磨损率还随沟槽深度和宽度的增大而减小。其主要原因是：沟槽织构的引入,使得在金刚石和铜基体的摩擦过程中相互作用的原子数量明显减少,相互犁削和接触原子的数量也减少,从而导致摩擦因数、磨损率下降。结论 在铜表面进行沟槽织构化处理能够减少摩擦过程中的磨损,提高铜基体的耐磨性能。