可拉伸皮芯纤维状硅橡胶TENG的制备及其改性研究

采用硅橡胶为电负性摩擦材料,弹性镀银尼龙纤维作为电正性摩擦材料,同时充当电极,通过模板法制备了可拉伸皮芯纤维状硅橡胶摩擦纳米发电机(TENG),并对其进行改性,研究了改性前后的可拉伸皮芯纤维状硅橡胶TENG的电输出性能。结果表明:未改性的可拉伸皮芯纤维状硅橡胶TENG在拉伸比100%,拉伸频率2 Hz的条件下的短路电流约40 nA,开路电压约1.25 V;经硅橡胶外管的内表面粗糙化、氟化处理、在硅橡胶TENG的内芯与硅橡胶外管间隙注入液态金属改性后,可拉伸皮芯纤维状硅橡胶TENG的电输出性能均得到提高;将这3种改性方法同时使用,可使可拉伸皮芯纤维状硅橡胶TENG的改性效果相互叠加,经此改性的皮芯纤维状硅橡胶TENG在拉伸比100%,拉伸频率2 Hz的条件下的短路电流为145 nA,开路电压为5.8 V。     

离子液体对石墨烯润滑油分散及润滑性能的影响

研究离子液体作为添加剂对石墨烯润滑油分散和润滑性能的影响。通过改变离子液体质量分数、超声功率以及时间等条件,考察离子液体/石墨烯润滑油的分散稳定性;采用Rtec多功能摩擦磨损试验机,以Si3N4/钢为摩擦副,考察不同条件下离子液体/石墨烯润滑油的摩擦学行为;采用扫描电镜和超景深显微镜对磨损表面进行分析,探究离子液体作为添加剂的润滑机制。结果表明:离子液体质量分数为0.002 5%、超声时间为60 min,超声功率为600 W时石墨烯润滑油的分散性和稳定性均显著提高;加入离子液体后,石墨烯润滑油的润滑性能提高,其摩擦因数随离子液体质量分数的增加而下降,随超声功率的增加而降低,随超声时间的增加而增加。研究发现,由于离子液体阳离子的长链结构和自身黏度较大,离子液体构成的润滑膜较厚且易于吸附在摩擦副表面,并与石墨烯发生协同作用形成了混合润滑膜,从而避免了摩擦副之间的直接接触,改善了摩擦磨损性能。     

含氢类金刚石涂层在船用柴油机柱塞上的应用

利用磁控溅射和等离子增强化学气相沉积复合技术,以 Cr、WC、石墨为靶材,Ar和C₂H₂为工作气体,在船用低速柴油机柱塞上涂覆了过渡层依次为Cr、WC的含氢类金刚石涂层。结果表明:涂层晶体生长良好,结构连续致密,均未出现分层、开裂及剥离的现象;涂层相对光滑,大幅度提高了柱塞表面的纳米硬度与弹性模量,同时降低了在重柴油环境下的摩擦因数,长时间的台架试验后未涂覆涂层的柱塞表面出现非常明显的平行状沟槽磨痕,而且整体磨损比较严重,而涂覆涂层的柱塞表面磨痕非常窄且浅,数量较少,类金刚石涂层可以明显提高柱塞表面的耐磨损性能。     

超声功率对2219-T351铝合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用搅拌摩擦焊和不同功率的超声辅助搅拌摩擦焊对2219-T351铝合金进行焊接试验，测量焊接温度和焊接压力，对焊接接头的微观组织、显微硬度和力学性能进行分析，研究了加入不同超声功率后焊缝的组织性能和材料流动性. 结果表明，超声能降低焊接温度，随着超声功率增加减小的幅度越大. 加入了超声后，焊缝微观组织更加均匀，底部材料的流动情况得到改善，焊缝区有更多的强化相残留，焊接接头的显微硬度、抗拉强度及断后伸长率在加入超声后均有提高，在加入2.25 kW的超声功率时达到最高，最高拉伸强度为331 MPa，可达到母材的80%左右.     

TiC含量对TC4合金激光熔覆层组织和性能的影响

采用激光熔覆工艺在TC4钛合金基体表面制备了添加不同质量分数(0%、2%、4%、6%)TiC的Ni60A复合熔覆层,通过光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪、摩擦磨损机分析了不同TiC含量对熔覆层组织及性能的影响。结果表明:未添加TiC的熔覆层组织以树枝晶为主,添加TiC后出现了花瓣状物相;XRD分析发现熔覆层中出现了AlCCr₂、Al_0.24B_0.01Ni_0.75等硬质增强相,这些能够显著提高熔覆层的硬度。显微硬度及摩擦磨损试验结果表明,添加TiC的熔覆层平均硬度均较基体硬度有大幅提高,摩擦因数显著降低,且随TiC含量的增加,熔覆层硬度先增加后降低,摩擦因数先降低后增加,4%TiC熔覆层的硬度最大,相比基体提高了213.3%,摩擦因数最小,为0.309 774。     

6063-T6铝合金搅拌摩擦焊组织与力学性能研究

采用搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)对10mm的6063-T6铝合金分别进行单、双面焊接,并探究焊接速度对接头微观组织及力学性能变化的影响。结果表明,单双面焊接接头"S"线形貌基本保持一致且集中在前进侧轴肩影响区,单面焊有更明显的洋葱环形貌。焊核区中部区域等轴晶晶粒尺寸小于上部轴肩影响区,且单面焊焊核区晶粒尺寸大于双面焊。搅拌摩擦焊旋转速度为1 500r/min,焊接速度由300mm/min增至1 400mm/min时,接头力学性能先升高后降低,且双面焊接头力学性能始终优于单面焊。接头抗拉强度峰值为187MPa,断裂位置多位于后退侧热影响区,与接头最低硬度位置保持一致,主要断裂模式为韧性断裂。     

基于LabVIEW的往复式摩擦试验机研制

设计并搭建了测量液压缸、乳化液泵柱塞及滑阀阀芯等移动副摩擦学性能的往复式摩擦试验机,开展了相关功能性试验研究。试验机通过应变片将摩擦力导致的柔性检测梁挠度微变形转化为电信号,并借助LabVIEW平台搭建了试验机测控系统,再结合小波包去噪与算术平均值的方法对采集数据进行后处理,实现摩擦系数、载荷、温度等测量数据的实时采集与同步显示,在此基础上针对圆柱试样开展不同载荷和转速条件下的摩擦试验研究。研究表明:试验机性能稳定,测量结果符合摩擦学规律,尤其适合开展小载荷范围(50 N～250 N)下的往复摩擦磨损试验研究。     

燃油插板阀的密封性改进设计

工厂研制的燃油插板阀在机上使用过程中因摩擦力过大,导致电机损坏,影响飞行安全,通过对阀门的故障机理进行理论计算分析,确定了故障原因,并选用摩擦系数小的聚四氟乙烯作为密封材料,在满足密封性的同时,可以有效减小摩擦力,经试验验证,改进措施合理可行,为燃油插板阀的密封设计提供了理论支持。     

高强度套管在不同钻井液中磨损性能分析

以国内某超深井油田磨损套管为研究对象,使用全尺寸套管磨损试验机,模拟油田钻井工况和钻井液性能,分析几种钻井液下高强度套管磨损的情况。结果表明:在其他条件均相同的情况下,油基、高密度有机盐、高密度饱和盐水、高性能水基钻井液的套管磨损沟槽深度和磨损体积都相差不大;高密度饱和盐水钻井液的初始磨损系数比其他3种钻井液的大,随后急剧下降,最终与其他三种钻井液的磨损系数趋于一致;四种钻井液中,油基钻井液的摩擦因数较小,且相对稳定;重晶石粉的含量过高,磨损后期可能会出现摩擦因数陡增的现象。