表面微织构改善摩擦性能的研究进展

机械表界面行为和摩擦学密切相关,利用先进手段对摩擦副的表界面进行改性、改形和调控是目前的研究热点。表面微织构方法可以显著改善接触对表面摩擦特性。本文基于微织构的研究背景,论述了表面微织构加工方法、几何参数及其对摩擦性能的影响规律,阐述了微织构的减摩机理和应用,提出了后续的发展方向。     

金属构件表面织构摩擦学性能的研究进展

金属构件是各种机器的必要组成部分,金属构件的磨损是机器失效的主要原因。金属构件表面织构技术作为提高金属材料表面摩擦学性能的方法,在机械、航天、化学、冶金和生物工程等很多领域已经被广泛应用。文章对相关研究成果进行了总结,重点对金属构件表面织构在干摩擦、边界润滑和流体润滑3种主要润滑形式下的减摩机理展开了讨论;揭示了金属构件表面织构在不同润滑形式下的主要减摩机理;归纳了金属构件表面织构的几何特征对其改善摩擦学性能的影响,包括织构的形状、深度、面密度和排列方式。文章还分析了各几何特征的最佳值及其与摩擦学性能的一般规律,发现几何参数合理的金属构件表面织构对降低金属构件表面摩擦系数,提高抗磨性能和油膜承载能力具有积极作用,且各种几何特征对金属构件表面织构摩擦学性能的提高是相互影响的。     

表面织构化对摩擦学性能影响的研究进展

表面织构技术是通过微细加工技术在材料表面加工出具有一定几何形貌与尺寸,且排列规律的图案,从而改善材料表面摩擦学性能的新型表面改性技术。表面织构因在改善材料摩擦学特性方面具有的突出优势而在机械摩擦配副中发挥着重要的作用。介绍了常见的表面织构加工技术,阐述了不同工况下表面织构的减磨机理,总结了表面织构形貌及其几何参数对耐磨性能的影响,并展望了表面织构技术的未来发展方向。     

基于摩擦学的表面织构技术应用研究进展

表面织构是在摩擦面上加工出具有一定尺寸和排列的凹坑或微小沟槽的点阵,可有效改善表面摩擦学性能。本文介绍了表面织构的几何参数和加工方法,总结了表面织构技术在机械部件、材料加工、磁存储设备、摩擦制动等方面的研究进展,展望了未来表面织构技术可能的发展方向。     

织构排布方向对摩擦副摩擦性能的影响

织构具有减摩抗磨、提升油膜稳定性的作用,但常出现织构减摩作用不足的情况。这是由于织构定向润滑作用的存在,使得织构排布方向对减摩作用产生不同影响。采用仿真和试验方法,设计了混合摩擦条件下的摩擦磨损试验,以摩擦系数和磨损量作为评价标准,确定非对称织构的最佳排布方向。织构边缘与接触面摩擦方向夹角接近90°时减摩效率最高,比摩擦系数较夹角为0°时降低34%,磨损量降低78.43%。研究表明,在同参数同工况下,织构排布存在最优方向。丰富了织构化表面最优参数的设计体系,对织构的高效应用起到了理论指导作用。     

机械零件织构化表面减摩性能研究进展

表面织构作为一种新兴的表面技术,良好的减摩效果引起国内外学者的广泛关注,现已被大量应用于工程领域。然而织构化表面的减摩效果受众多因素影响,不同工况因其特有的属性,表面减摩机制亦各不相同,对织构化表面提升材料的减摩耐磨机制尚不明确。从不同工况下织构的减摩性能出发,探究其减摩机制的异同并分析其原因,归纳不同类型织构的减摩理论及存在的问题;对当下织构加工方式优劣进行分析,并对织构技术未来的发展趋势进行展望和预测。     

表面织构及其对摩擦学性能的影响

介绍了表面织构的图案和加工方法以及摩擦学性能的测试方法,阐述了不同表面织构对摩擦学性能的影响及机制,总结了当前表面织构研究的主要成果,并提出了未来表面织构研究需要深入开展的工作.     

工程耐磨构件表面织构及摩擦学性能研究

表面织构是利用特定的加工方法在构件的摩擦表面加工出一定尺寸和排列的微小阵列,可有效改善表面润滑状态,降低摩擦系数,减少磨损量和表面温升。分析了不同工程耐磨构件表面织构的类型和加工方法以及表面织构对构件表面摩擦学性能的影响,提出了工程耐磨构件表面织构研究的方向。     

磨料粒度对表面微织构纯钛干摩擦性能的影响

为了提高钛及钛合金钻具在超深钻探、深海钻探和外太空钻探工程中的减摩抗磨性能。利用激光表面加工技术在工业纯钛（TA2）表面制备了不同参数的点阵微织构。采用MS-T3000摩擦磨损试验机测试了微织构钛合金在不同粒度模拟月壤作用下的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜和能谱分析仪分析磨痕形貌及元素含量。研究结果表明：当磨料粒度小于微织构点阵的直径时,磨料压入微织构点阵里,磨料具有滚动和滑动两种运动方式。当粒度大于微织构点阵的直径时,磨料不能完全压入微织构点阵里,磨料对微织构TA2表面产生了滑动犁削作用。由于两种磨料磨损的作用机理不同,同等条件下,小粒度的磨料作用下的微织构TA2的摩擦因数和磨损率较大粒度磨粒作用下的最大减少量分别为50%和53%。考虑磨料粒度与微结构的匹配性,可以大大降低摩擦减少磨损。     

山高刀具助力首都航天机械公司高精高效生产

<正>未来的某一天,我们将会看到这样的景象:来自世界任何一个角落的用户都能享受到由中国的卫星导航系统所提供的定位、导航、授时服务。事实上,这个"未来"并不遥远,我国的第二代卫星导航系统——北斗卫星导航系统将在2020年之前把这个美丽的设想变成现实。     

Improving Tribological Performance of Mechanical Components by Laser Surface Texturing

Significant improvement in load capacity, wear resistance, friction coefficient etc. of tribological mechanical components can be obtained by forming regular micro-surface structure in the form of micro-dimples on their surfaces. A feasibility study was performed both theoretically and experimentally using the Laser Surface Texturing (LST) technique to produce the micro-dimples. Each micro-dimple can serve either as a micro-hydrodynamic bearing in cases of full or mixed lubrication or as a micro-reservoir for lubricant in cases of starved lubrication conditions. Theoretical models were developed, and laboratory tests were performed, to investigate the potential of LST in tribological components like mechanical seals, piston rings and thrust bearings. In the entire laboratory tests, friction was substantially reduced with LST compared to the non-textured components.     

Tribological Properties of Lubricating Films on the Al-Si Alloy Surface via Laser Surface Texturing

Dimpled textures were prepared by using a pulse solid laser on the surface of Al-Si alloy. The combination of laser surface texturing (LST) and MoS₂ solid lubricant as well as their tribological properties were investigated in this article. The obtained friction and wear data were critically analyzed to investigate how the parameters of texture influence the tribological performance of Al-Si alloy. Furthermore, morphological investigations of the transfer layers on the worn surfaces were performed and the wear mechanisms are discussed. The results show that the combination of LST and solid lubricant improves the tribological characteristics of Al-Si alloy. The friction coefficient of Al-Si alloy: steel friction pairs can be reduced to 0.15 under dry friction. The lubrication mechanism is attributed to a synergetic effect of providing solid lubricant and traps wear debris in the dimples. It was found that the optimum density of structure was 37% for excellent tribological properties.     

织物纹理在润滑条件下摩擦学性能的研究

对涤纶织物表面的纹理进行摩擦学性能试验研究。将表面为斜纹、平纹、仿平的3种纹理的涤纶织物试样分别黏附在45#钢盘表面,与直径为4mm的GCr15销配副,分别在机油和石蜡润滑下,在UMT-Ⅱ销-盘试验机上进行试验,研究其在不同速度和载荷下的摩擦学性能。结果表明,不同纹理的涤纶织物,相对于光滑试样均能显著降低摩擦因数,但其需要相对较长的跑合时间才能进入稳定的摩擦状态;润滑液黏度较高时,带有斜纹纹理的涤纶织物摩擦因数最低,润滑液黏度较低时,带有仿平纹理的涤纶织物摩擦因数最低。     

表面微造型技术改善物体表面摩擦性能的研究

物体表面的微细形貌深刻影响和改变着物体表面的摩擦性能,这就促使人们利用各种加工手段在物体表面进行微细造型改变表面状况以达到所需要的表面摩擦性能。本文首先论述了微造型的几何参数及其对摩擦性能的影响,接着阐述了近年来物体表面微细形貌加工方法以及表面微造型技术的应用领域,最后提出了表面微造型技术的可能发展方向。     

Improved Tribological Behavior of DLC Films Under Water Lubrication by Surface Texturing

Textured diamond-like carbon (DLC) films with the pattern of parallel grooves were developed by depositing DLC on textured stainless substrates in a PVD system. The texturing effects on tribological performance of DLC in water-lubricated condition were investigated. Results show that introducing specific patterns into DLC film not only retains the low friction coefficients, but also dramatically extends coating lifetime through affecting the coating delamination behavior and graphitization process during friction. Besides the adherence difference induced by surface texturing which could influence the delamination, another possible mechanism, “buffer stripes”, which is characteristic of the lateral soft/hard periodical structure, was proposed by us based on the Micro-Raman spectroscopy and nanoindentation analysis. Additionally, a much lower graphitization for textured DLC during friction may also be responsible for the improved wear resistance.     

多种规则微造型表面摩擦特性的试验研究

比较了皮秒和纳秒激光造型表面的质量,采用皮秒激光进行了表面微造型,并用体视显微镜和WYKO形貌仪观察并表征了加工形貌.然后在UMT-2摩擦试验机卜对光滑、凹坑、网纹和断纹4种形貌进行了摩擦磨损实验研究.实验结果表明:在低载高副低速条件下,试验因素对摩擦因数稳定值的影响由大到小依次为:润滑状况、形貌和载荷,试验因素对摩擦因数初值的影响由大到小依次为:载荷、润滑状况和形貌;根据正交试验,对于摩擦因数稳定值的影响,4种形貌优劣依次为凹坑、网纹、断纹和光滑;对于摩擦因数初值的影响,4种形貌优劣依次为凹坑、断纹、网纹和光滑.表面微造型能够显著地改善摩擦因数的稳定性.尤其在干摩擦条件下,光滑面的摩擦因数达到稳定费时较长,且稳定后存在较大振幅的波动;而造型面的摩擦因数则快速趋于稳定,且基本无波动.