Wear and thermal behavior of basalt fiber reinforced rice husk/polyvinyl chloride composites

Plant fiber reinforced polymer composites (PFRPs) in practical application are often subjected to both complex friction and variable temperature environments. The present work explores the possibility of reinforcing rice husk/polyvinyl chloride (RH/PVC) composites with basalt fibers (BF) for developing a new wear resistant material with improved thermal stability. The results showed that the structural strength and wear resistance of the composites increased at first and then decreased with an increasing ratio of BF/RH, the highest value occurred at a BF/RH ratio of 8/42. The thermal stability of composites had a positive relationship with BF/RH ratio. The composites added with BF all possessed improved performance in comparison with unadded composites. Hence, the findings of this article proposed some new perspectives on improving the wear resistance and thermal stability of PFRPs that would broaden their practical application.     

雷诺方程的数值计算方法概述

作为流体力学中的基本公式,雷诺方程的数值求解一直是流体润滑领域研究的重要方向之一。以雷诺方程的基本形式为基础,分别介绍有限差分法、有限元法和有限体积法求解雷诺方程的过程,讨论各自的特点及存在的问题;介绍多重网格法同上述方法结合在求解雷诺方程中的应用,指出多重网格法在求解雷诺方程的高效性方面有了很大程度的突破,但在求解精度上并未有显著改善;讨论等几何分析方法在求解雷诺方程上的应用,指出等几何分析方法求解雷诺方程具有较高的效率和求解精度,但仍存在如样条基函数的不可插值性和IGA在雷诺方程求解方面的普适性等问题,探讨IGA的研究方向,如针对特定雷诺方程引入适于IGA的新型样条表征求解空间、修改IGA理论与雷诺方程的离散模式引入新型边界条件加载模式等;因数值求解雷诺方程时在边界处理、复杂求解域等问题上仍没有一个稳定适用面广的方法,建议可尝试联合IGA与多重网格法来求解雷诺方程,以进一步提高求解效率和精度。     

二维层状Ni/β-Ni(OH)2纳米复合材料的制备及其摩擦学性能研究

采用水热反应制备出β-Ni(OH)2,然后通过水热还原得到Ni/β-Ni(OH)2纳米复合粉体材料,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的相结构、成分及形貌进行表征分析。采用四球摩擦磨损试验机评价制备的Ni/β-Ni(OH)2作为润滑油添加剂的摩擦学性能,基础油为PAO6。摩擦试验后,采用SEM分析典型试验钢球磨斑的表面形貌,利用能谱仪(EDS)研究磨斑表面化学元素的组成,探讨Ni/β-Ni(OH)2纳米复合润滑添加剂的减摩抗磨机制。结果表明:Ni/β-Ni(OH)2纳米复合材料作为润滑添加剂具有极好的减摩抗磨性能,显著优于基础油PAO6和未负载纳米Ni的二维β-Ni(OH)2层状材料;与基础油相比,添加0.1%质量分数Ni/β-Ni(OH)2添加剂的油样的摩擦因数和磨斑直径分别降低了17.6%和41.5%;Ni/β-Ni(OH)2纳米复合粉体综合了纳米Ni及层状β-Ni(OH)2两部分结构特性,在摩擦过程中,复合材料中的纳米金属粒子Ni与层状结构材料β-Ni(OH)2能够相互增强起到协同润滑作用。     

Tribological and corrosion behaviors of fluorocarbon coating reinforced with sodium iron titanate platelets and whiskers

A series of sodium iron titanate (NFTO)–fluorocarbon composite coatings have been prepared with the liquid-phase blending method. The effects of two types of NFTO, NFTO platelets, and NFTO whiskers, on the tribological and corrosion behaviors of the composite coatings, are systematically studied. The results show that the addition of NFTO can significantly enhance the friction-reducing and wear resistance performances of the fluorocarbon coating. Under dry sliding, the minimum specific wear rate is 1.67 × 10⁻⁴ mm³/Nm for the platelet-filled composite coatings and 1.15 × 10⁻⁴ mm³/Nm for the whisker-filled composite coatings, respectively, showing a decrease of 83.5 and 88.6% than that of pure coating. Under a simulated seawater environment, the minimum specific wear rate is 5.44 × 10⁻⁵ mm³/Nm for the platelet-filled composite coatings and 0.84 × 10⁻⁵ mm³/Nm for the whisker-filled composite coatings, respectively, showing a decrease of 90.5 and 98.5% than that of pure coating. The morphologies of worn surfaces, wear debris, and transfer films are analyzed, and the corresponding wear resistance mechanisms are discussed. The electrochemical impedance spectroscopy certifies a remarkably improved corrosion resistance of the composite coatings which have been immersed in 3.5 wt % NaCl solution for 30 days. The composite coating reinforced with 7.5 wt % platelets shows the highest resistance of 256.3 × 10⁶ Ω·cm², approximately two orders of magnitude higher than that of pure coating. © 2020 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48936.     

悬浮于润滑油中的颗粒运动分析及其对油膜压力的影响

对含有固体颗粒的局部润滑流域建立格子Boltzmann(LBM)离散模型,分析固体颗粒在润滑油中的动力学特性;考虑颗粒形状的影响,推导计入单个固体颗粒运动的润滑方程,并分析得到油膜压力;将油膜流动特性与颗粒动力学计算相结合,分析不同形状的颗粒运动对于油膜压力的影响。分析发现,当颗粒进入润滑油后,经过很短的瞬时颗粒就会达到一个瞬态稳定的状态,无论颗粒在油膜厚度方向的初始位置位于两壁面之间的中线上侧还是下侧,颗粒都会向中线位置移动;当颗粒速度为0时对于油膜压力的影响较大,随着颗粒速度逐渐增大,颗粒对于油膜压力的影响逐渐减小;当颗粒的宽度在油膜厚度方向相同时,长宽比越大的颗粒对于油膜压力的影响也越大;当颗粒长轴相等时,颗粒在油膜厚度方向的宽度越大,则其对于油膜压力的影响也越大,即颗粒形状对于油膜流动的阻碍能力越强,则其对于油膜压力的影响越大。     

高温泵轴承失效分析及润滑可靠性监测系统的应用

某重油催化装置油浆泵采用集中油雾润滑方式,油液监测发现轴承润滑油中的金属元素含量高,并且呈急剧增加的趋势,拆机检查发现油浆泵轴承出现了严重磨损。分析该油浆泵轴承磨损原因,提出了采用稀油润滑和油雾润滑组合方式来改善轴承润滑。同时,采用了大型炼化企业机泵群油液监测平台对关键动设备进行状态监测,有效保证了设备长周期安全运行。     

表面形貌对粗糙接触界面流体润滑特性的影响

为探究不同表面形貌对粗糙接触界面液体润滑特性的影响，基于有限差分法结合雷诺方程和膜厚方程，研究阶梯形貌、波纹形貌、随机形貌和峡谷形貌4种不同粗糙接触界面液体润滑时的载荷分布及规律。研究发现：4种粗糙表面的三维载荷分布规律都与其表面形貌相对应，在波“峰”处载荷大，摩擦力随载荷的增大而增大，在波“谷”载荷小，摩擦力随载荷减小而减小；4种粗糙表面的载荷随表面展开面积比的变化趋势却有所不同；随表面展开面积比的增大，阶梯形貌表面的载荷呈线性增大，波纹形貌表面的载荷基本不变，随机分布形貌表面的载荷呈增大趋势，峡谷形貌表面的载荷呈先增大后减小的变化趋势。研究结果可以进一步补充现有表面形貌表征和流体润滑等相关研究理论。     

GCr15钢微织构表面固体润滑性能研究

为研究不同表面处理方式对PTFE/GCr15钢配副表面摩擦学性能的影响,采用Nd:YAG纳秒激光器对GCr15轴承钢下试样表面进行激光织构加工,并以纳米MoS_2固体润滑剂作为润滑介质,以黏结有PTFE自润滑衬垫的圆柱销作为上试样进行对摩试验。研究发现:PTFE自润滑衬垫与微织构GCr15摩擦副在干摩擦条件下摩擦因数较低,仅为0.137,而在纳米MoS_2固体润滑剂润滑条件下,其摩擦因数进一步下降为0.123,且波动较小。通过EDS分析表明,表面微织构、聚四氟乙烯衬垫与纳米MoS_2润滑介质三者具有协同润滑减摩效应,可摩擦副表面生成一层由PTFE与纳米MoS_2材料组成的致密、平滑复合润滑膜,有效改善对摩副之间的润滑特性。研究表明,通过表面激光织构技术与固体自润滑技术(添加纳米MoS_2)的有效集成融合,可进一步改善PTFE/GCr15钢配副的润滑性能。     

自旋对角接触球轴承弹流润滑与油膜刚度的影响

根据角接触球轴承自旋运动特征，同时考虑弹流润滑效应，建立角接触球轴承考虑自旋运动的弹流润滑模型；采用多重网格法求解弹性变形，利用有限差分法迭代求解雷诺方程，得到较为精确的数值解；分析不同赫兹接触压力、滚道表面粗糙度下自旋对角接触球轴承弹流润滑和油膜刚度的影响。结果表明：考虑自旋时随着Hertz接触压力、自旋角速度增大，油膜厚度减小，油膜压力增大，油膜承压区域呈细长状，并向接触中心靠近；随着滚道表面粗糙度幅值增大，油膜压力和膜厚均出现了波动，且考虑自旋运动时，轴承油膜厚度明显减小，油膜局部压力峰值更大；随着卷吸速度、润滑油黏度增大，油膜刚度减小，而考虑自旋运动时油膜刚度值更大；随着自旋角速度增大，油膜刚度逐渐增大。