类金刚石薄膜水润滑摩擦学特性研究进展

综述类金刚石薄膜水润滑摩擦学特性的研究进展,评述薄膜在水环境中的摩擦磨损特性,分析薄膜种类、元素掺杂、对摩材料以及微结构对DLC薄膜水润滑摩擦学特性的影响,并阐述DLC薄膜在水中的摩擦磨损机制。指出:DLC薄膜水润滑摩擦学特性受薄膜制备参数和摩擦试验环境影响,通过与微结构的耦合可以进一步改善类金刚石薄膜的摩擦学特性。同时还展望了类金刚石薄膜水润滑摩擦学未来研究方向。     

Ti-DLC薄膜在水介质中的摩擦学特性

采用非平衡磁控溅射法在Si(100)片和M2工具钢上制备Ti-DLC薄膜。通过X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪和扫描电子显微镜分析薄膜的结构以及微观形貌;利用球-盘摩擦磨损试验机研究不同载荷下Ti-DLC/Si-3N-4对摩副在水中的摩擦学特性。结果表明,Ti-DLC薄膜具有致密的表面结构,含有较多的C-Csp2键;摩擦介质为去离子水时,薄膜的摩擦因数随着载荷的增加先减小后增大,且载荷增加到一定值后,摩擦因数几乎不再变化; 薄膜磨损率随着载荷的增加先升高后降低,而相应的Si3N4小球磨损率却是先减小后增大, 这主要是由于Si3N4在水中易于发生水合反应,促使摩擦接触表面变得非常平滑,从起到降低摩擦因数,在一定程度上减少磨损的作用。     

水润滑橡胶轴承的摩擦磨损特性及机理研究

以含沙量不同的自来水为润滑介质，用MPV-200型摩擦磨损试验机分别研究了载荷、速度、运行时间等对水润滑橡胶轴承的摩擦系数和磨损率的影响，得出橡胶轴承在不同水质，不同工况下的摩擦学特性，并对作用机理进行了系统的分析，为水润滑橡胶轴承的实际应用提供理论依据。     

二硫化钼改性水润滑尾轴承摩擦磨损性能研究

以橡塑复合材料为基体,将纳米和普通二硫化钼添加到基体材料中,制备一种水润滑橡塑复合尾轴承材料。通过试验探究复合轴承材料在不同载荷和转速下的摩擦磨损性能。试验结果表明:在相同载荷下,复合材料摩擦因数随着转速的升高先逐渐降低并最终趋于稳定,在相同转速下,复合材料摩擦因数随着载荷的升高而逐渐降低;复合材料摩擦因数随着二硫化钼添加量的增加先降低后升高,且纳米复合轴承材料的摩擦因数都要低于普通复合材料;二硫化钼改善了材料的摩擦性能,但没有改善材料的耐磨性;改性复合材料的磨损形式属于黏着和磨粒磨损。     

水润滑轴承橡胶合金材料磨损性能试验研究

采用某型水润滑橡胶合金轴承的橡胶材料与不锈钢轴颈材料进行配副摩擦试验,试验在0.1 m/s和1 m/s的转速和27.6 kPa和100 kPa的比压以及干摩擦以及纯水、模拟海沙水、模拟海水润滑条件下进行,利用扫描电子显微镜观察分析橡胶材料表面磨损形貌,研究橡胶材料的在不同润滑条件下的磨损情况。结果表明:在不同载荷下,该橡胶合金材料具有较低的磨损率,耐磨性能优异;橡胶材料在不同的润滑条件下的摩擦磨损情况存在较大差异,该橡胶合金材料在海水中的抗磨损性能最好,在纯水中的抗磨损性能较差。     

不同含量盐水介质中丁腈橡胶水润滑轴承材料摩擦学特性分析

以水润滑轴承用丁腈橡胶(NBR)材料为研究对象,在CBZ-1摩擦磨损试验机上开展其在清水及不同盐分含量水介质中以及不同速度及载荷下的摩擦学试验,对比分析其摩擦因数、磨损量以及磨损表面形貌等摩擦学特性的变化规律。结果表明:盐水质量分数、速度和载荷对丁腈橡胶的摩擦学性能影响显著,其摩擦学特性的变化是盐水质量分数、载荷、速度以及丁腈橡胶的黏弹性等因素共同作用的结果;丁腈橡胶材料与锡青铜配副的摩擦因数随转速的升高而降低,随载荷的增加而降低;随着盐水质量分数的增加,摩擦副的摩擦因数和磨损量先增大而后均有所减小,这是因为盐水质量分数通过影响润滑介质的黏度来改变水润滑的效果,通过对铜盘的腐蚀作用来改变摩擦副的摩擦情况,从而在整体上影响摩擦因数和磨损量的变化。     

改性UHMWPE水润滑轴承材料摩擦磨损性能研究

以超高分子量聚乙烯为基体,用纳米二硫化钼和氟橡胶对其进行改性,制备一种新型复合UHMWPE水润滑轴承材料。在轴系试验台SSB-100上,研究复合UHMWPE材料在不同转速下的摩擦磨损性能,并分析其磨损形貌。结果表明,采用纳米二硫化钼改性UHMWPE时并不能有效改善其摩擦性能;采用氟橡胶改性时UHMWPE复合材料的摩擦因数呈现整体下降、局部波动的趋势,并在氟橡胶质量分数为20%时摩擦因数最低;二硫化钼和氟橡胶协同改性UHMWPE材料的摩擦因数随着二硫化钼和氟橡胶含量的升高而逐渐下降,其中纳米二硫化钼质量分数为8%、氟橡胶质量分数为16%的材料摩擦性能和磨损性能都达到最优。     

薄膜润滑的等效粘度模拟计算

应用粘度修正公式对超薄膜润滑进行模拟计算，其计算结果与目前国内外的报导及实验结果相一致，公式化描述为实际工程设计和科学分析提供了依据     

纳米气泡润滑动压水轴承的静动态特性研究

空化、两相流现象是滑动轴承润滑中的典型现象之一,影响着水润滑轴承的静态和动态特性。基于统计物理学及多相流理论,建立大量纳米气泡对流体的阻力模型,以及含纳米气泡的两相流体动力润滑理论模型,并采用有限差分法求解得到压力场、空化气泡数分布及动压水润滑轴承静、动态特性系数,分析并讨论空化两相流对水润滑轴承静、动态特性的影响。结果表明,与Reynolds边界相比,空化条件下轴承的承载力和偏位角均呈增大趋势,动态刚度和阻尼系数也出现不同程度的增加。     

不同板层材料水润滑轴承力学性能有限元仿真

水润滑轴承材料对其润滑性能、工作可靠性和使用寿命有着重要影响。选取超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、赛龙、聚四氟乙烯(PTFE)3种轴承材料,探讨3种材料组成的板层次序、数量、厚度对水润滑轴承力学性能的影响。结果表明:3种板层材料组合后的力学性能要优于单一的材料;不同板层组合次序、不同板层数量、不同板层厚度均对水润滑轴承的力学性能有影响。     

正庚烷薄膜润滑的分子动力学模拟

研究以正庚烷作为润滑剂时薄膜润滑膜的结构特性和摩擦特性。采用分子动力学的方法建立薄膜润滑的计算体系,探究温度和压力对润滑油膜结构组成、滑移现象和摩擦特性的影响。结果表明,纳米量级润滑膜显现出“分层”的类固性;温度越高,固液分子之间吸附作用越强,越不易发生界面滑移,摩擦力越大;压力越大,层状结构越突出,类固性越强,越不易发生界面滑移,摩擦力越大;薄膜润滑是一种过渡状态,且是一种可以独立存在的过渡状态。     

薄膜润滑的等效粘度模型与实验

对作者提出的在薄膜条件下的等效粘度修正模型的计算结果与实验值进行了比较 ,检验等效粘度模型的正确性 ,其计算结果与实验结果相一致 ,同时给出了公式化描述 ,为实际工程设计和科学分析提供了依据     

水润滑复合橡胶轴承的摩擦学特性试验研究

以自来水为润滑介质 ,用 MPV- 2 0 0型摩擦磨损试验机分别研究了载荷、速度、运行时间等对 30 mm× 5 0mm复合橡胶轴承的摩擦系数和磨损率的影响 ,结果表明 :在较高载荷和较低转速下 ,形成了水膜动压润滑 ,轴承的摩擦系数和磨损率都较低。对作用机理进行了系统的分析 ,为水润滑橡胶轴承的实际应用提供理论依据     

纳米粗糙间隙中季戊四醇四酯的薄膜润滑行为

采用分子动力学模拟方法建立光滑和粗糙2种固体壁面结构,研究季戊四醇四酯润滑剂在不同压力、薄膜厚度下,在恒定剪切速度和温度下的薄膜润滑行为。分析壁面间润滑薄膜的密度分布,以及剪切过程中润滑剂的速度分布。输出固体壁面在x向和z向的力学响应,并计算摩擦因数。结果表明：表面纳米结构降低了润滑薄膜的厚度,减弱了润滑薄膜分层现象;当润滑薄膜厚度较大时,V形纳米沟槽有助于减小薄膜润滑系统的摩擦因数;润滑薄膜厚度较小时,V形纳米沟槽表面润滑状态容易从流体润滑转变到边界润滑状态,摩擦因数增大。     

模拟海洋环境下新型水润滑尾轴承材料摩擦性能研究

利用高密度聚乙烯与不同浓度愈创树脂混合制备系列新型水润滑尾轴承材料,在CBZ 1摩擦磨损试验机上考察其在模拟海洋环境下的摩擦性能,对比分析不同配比材料摩擦因数和磨损量以及磨损表面形貌的变化情况。结果表明,在高密度聚乙烯中加入适量的愈创树脂可很好地改善材料的自润滑性能,且随着愈创树脂含量的增加,材料的摩擦因数和磨损率先减小后增加,这是因为愈创树脂在摩擦过程中会因受热软化分泌出一定量的油脂,有助于摩擦副表面水膜的形成,从而提高材料的摩擦磨损性能;适量愈创树脂的加入可以有效降低材料的表面粗糙度,改善摩擦副的表面性能,从而提高材料的工作稳定性。     

碳基薄膜水润滑性能的研究进展

评述了碳基薄膜如类金刚石薄膜(DLC)和非晶氮化碳(a-CNx)薄膜水润滑的研究现状和进展。分析了第2元素加入和摩擦副材料对碳基薄膜在水中摩擦磨损特性的影响,探讨了碳基薄膜在水中的磨损机制。指出:氢化或氮化碳基薄膜的磨损率与摩擦副材料的水合反应有关,若摩擦副材料易于摩擦水合反应,碳基薄膜的磨损率很低;3种DLC薄膜在水中的磨损率与DLC的种类和对磨钢球材料无关,都在10-8mm3/(N.m)的数量级上变动;a-CNx/Si基非氧化物陶瓷摩擦副显示很低的摩擦因数和低的磨损率;在相同条件下,a-CNx薄膜比a-C薄膜更能显示优异的水润滑性能。     

混杂纤维增强材料在水润滑条件下的摩擦学性能研究

以丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体,芳纶/玻纤混杂纤维为增强纤维,经热压烧结制备一种矿井提升系统的摩擦材料,在水润滑条件下研究其摩擦学性能,并用扫描电镜(SEM) 观察材料的磨损形貌。结果表明,添加混杂纤维的摩擦材料相比未添加混杂纤维的摩擦材料具有更好的摩擦学性能,表现为低的摩擦因数和磨损率以及稳定的摩擦学性能。摩擦过程中,添加混杂纤维的材料的磨损机制为疲劳和塑性变形,未添加混杂纤维的材料的磨损机制主要表现为疲劳、犁沟以及少量黏着磨损。     

进水温度对水润滑轴承润滑特性的影响

为研究进水温度变化对水润滑轴承润滑特性的影响,采用有限差分法建立水润滑轴承弹流润滑模型,分析不同进水温度和载荷条件下水润滑轴承润滑特性的差异,并且通过试验验证摩擦因数的变化规律。研究发现：随着进水温度升高,轴承的水膜压力下降,但在水膜压力峰区域最大水膜压力升高、最小水膜厚度减小、偏心率增大,表明进水温度升高对润滑性能有着负面影响;在相同的载荷和转速下,轴承摩擦因数随着进水温度升高而下降,且高载荷下进水温度对摩擦因数的影响更大。通过试验发现进水温度越高对摩擦因数变化的影响越大,不同进水温度下载荷越低,载荷的变化对摩擦因数变化量的影响越大。