低摩擦纳米涂层气缸套工艺研究

气缸套活塞环是内燃机中一对重要的摩擦副,该摩擦副的性能优劣直接影响到内燃机动力性、可靠性、环保性、安全性等综合性能指标。随着发动机高功率、长寿命、低排放和低油耗的要求越来越严,活塞环已经采用PVD、DLC等高耐磨涂层,而这些将会对气缸套的耐磨性和减磨性提出更高的要求。本文主要介绍通过在缸套内表面形成一层纳米涂层,用来降低缸套表面的摩擦系数,最终达到降低活塞环和缸套磨耗的目的。     

典型纳米单晶铝构件损伤破坏的原子模拟

基于修正的镶嵌原子势函数描述原子间相互作用,建立纳米电机系统中两类典型铝构件--一维纳米单晶铝丝和二维纳米铝超薄膜受单向加载时损伤破坏过程和变形机制的原子模拟模型.通过分子动力学模拟得到两类纳米单晶铝构件的力学性能和变形机制及损伤初始化与累积过程,分析自由表面及原子间相互作用对纳米晶构件力学性能和变形机制的影响.研究结果表明, 一维和二维纳米铝构件的拉伸破坏过程分别趋于宏观韧性和脆性,一维构件可承受变形更高;二者拉伸断裂强度分别可达11.142 GPa和11.84 GPa,远高于宏观铝构件,弹性模量分别为76.332 GPa和76.6 GPa,接近宏观铝构件.     

发动机铝合金缸盖加工面损伤控制措施

气缸盖是发动机的三大部件之一,其生产工艺复杂。结合公司发动机制造部某型号缸盖机加工的实际情况,重点介绍了发动机铝合金缸盖的制造过程、生产中造成缸盖表面压伤的因素以及在实际生产中的相关控制措施,为发动机缸盖加工及加工面损伤控制提供参考依据。     

单晶MgO微观力学行为和磨粒加工表面层损伤

通过纳米压痕、微压痕和微划痕试验,研究了单晶MgO不同晶面的的纳米力学性能以及微观变形和损伤特征。根据加载条件的不同,单晶MgO会发生:弹性变形、弹塑性变形、蠕变变形、微裂纹和微破碎。弹性变形时的纳米压痕力-位移曲线符合赫兹弹性接触理论,其变形在卸载后可完全恢复;塑性变形时MgO在{110}易滑移晶面系内位错形核和滑移的结果。     

搅拌摩擦加工镁合金摩擦磨损性能研究

采用搅拌摩擦加工技术(Friction Stir Processing,简称FSP)对AZ31镁合金进行了表面改性,分别实验了加入纳米SiC粒子的FSP试样和没有加入粒子的FSP试样的摩擦磨损行为.研究结果表明:加入纳米SiC粒子的FSP试样的表面硬度明显高于没有加入粒子的FSP试样的表面硬度;由于纳米SiC粒子的加入,显著细化了镁合金基体的晶粒尺寸,与未加入粒子的FSP试样相比,加入纳米SiC粒子的FSP试样表现出更好的耐摩擦磨损性能.     

非对称循环载荷下镍基单晶合金低周疲劳损伤研究

通过分析影响单晶叶片低周疲劳寿命的主要因素,对循环塑性应变能的计算方法进行了研讨,认为构成塑性应变能的主要因素应包括循环等效应力范围、全应变范围、晶向参数和平均应力等影响参量,它们与塑性应变能之间呈幂函数关系。利用试验数据对循环塑性应变能与镍基单晶合金低周疲劳寿命之间的相关性进行定量分析,结果表明：循环塑性应变能与镍基单晶合金低周疲劳寿命之间存在着比较密切的相关关系。     

动态电场诱导氧化实现纳米结构的加工

利用原子力显微镜 (AFM )进行表面的局部氧化加工是进行纳米结构加工的一种很有前途的方法。它具有广泛的应用范围 ,可以进行功能性纳米电子器件和纳米机械结构的加工。实验采用了动态电场作用下的AFM诱导氧化的方法 ,提高了氧化物的生长速度 ,并且改善了氧化结构的纵横比 ,能够更好地控制生成氧化物的结构和电属性。     

高温合金蜂窝芯冰固持低损伤加工技术研究

针对金属蜂窝芯存在的薄壁多孔、各向异性、面内弱刚性、径向强度小等加工难题,提出了高温合金蜂窝芯冰固持低损伤加工方法.分析了金属蜂窝芯冰固持装夹原理,验证了工艺系统的适应性和可靠性.开展了蜂窝芯冰固持超低温冷却加工的单因素试验,阐明了蜂窝芯加工缺陷形成规律.试验结果表明:在金属蜂窝芯加工中引入冰固持超低温冷却的装夹和加工...     

镍基单晶合金摩擦表面质量的分子动力学仿真研究

采用分子动力学方法模拟了刚性金刚石磨球反复摩擦镍基单晶合金的过程,详细研究了摩擦后工件的力学性能、表面粗糙度和磨痕形貌。研究发现,法向力的大小在载荷值上下波动,X和Y方向的力随磨球的旋转做正弦变化,重复摩擦后摩擦系数减小。通过研究不同共格界面数对材料的影响发现,随着工件共格界面数增加,磨痕深度增大,材料摩擦表面粗糙度减小,表面质量提高。对镍基单晶高温合金摩擦磨损性能的深入研究为镍基单晶高温合金的广泛应用奠定了基础。     

纳米锌粉的摩擦自修复研究

将纳米Zn作为添加剂加入350SN基础油中,在WMW-1P立式多功能试验机上考察纳米Zn对磨损表面的修复作用,并探讨了摩擦条件下对修复效果的影响.结果表明,纳米zn添加剂对磨损表面具有良好的修复作用,其修复性能受摩擦条件的影响.在适当的摩擦条件下,试环有明显的增重,修复后磨痕表面粗糙度降低了13.5%,扫描电子显微镜及能谱分析表明磨痕表面覆有一定厚度的金属zn层,其质量分数为97.68%.     

单晶金刚石衬底超精密加工损伤层无损测量与表征

针对超精密加工后单晶金刚石衬底表面损伤层具有超薄(试验仅几个纳米)且透明的特点,提出一种基于光谱椭偏的测量和表征方法,实现衬底损伤层厚度和折射率的无损测量和表征。首先,建立“粗糙层+纯基底”两层光学模型,利用离散型穆勒矩阵椭偏测量模式测量加工前籽晶衬底,分析测量数据获得其光学常数,作为后续加工损伤层椭偏数值反演的基础,以避免损伤层与衬底间椭偏参数耦合;然后,根据衬底加工后的特征,建立“粗糙层+损伤层+纯基底”三层光学模型,采用多点拟合分析策略,在此基础上,实现粗磨和精磨两个典型加工阶段金刚石衬底损伤层的无损表征,并进一步探究单面磨削和双面磨削损伤层差异。结果表明,籽晶折射率与金刚石折射率理论值接近,且随波长的变化趋势一致,说明测量模式和拟合策略可行;粗磨后衬底损伤层的厚度和折射率均高于精磨后衬底损伤层的厚度和折射率;双面磨削与单面磨削损伤层的折射率在红外波段基本一致,在紫外-可见波段具有差异。损伤层厚度椭偏测量结果与透射电子显微镜(Transmissionelectron microscope,TEM)测量结果进行比对分析,验证椭偏测量方法的准确性。所提方法可无损测量单晶金刚石衬底超薄...     

硅注入单晶立方碳化硅的纳米压痕研究

离子注入可使工件的特定表面形成改性层,是改善脆性材料碳化硅加工性能的重要方法。为了探究离子注入对单晶立方碳化硅(3C-SiC)机械特性的影响,采用分子动力学(MD)模拟研究硅注入单晶3C-SiC的纳米压痕过程,分析注入剂量对样本载荷、位错、硬度及弹性模量的影响。研究发现,离子注入能降低样本的硬度和弹性模量,增强样本的塑性,并且抑制位错的形成。模拟结果表明,注入剂量越大,载荷越小,硬度和弹性模量越小。由于增强了碳化硅的塑性,所以离子注入对碳化硅的先进制造过程非常有利。     

单晶蓝宝石的延性研磨加工

为实现单晶蓝宝石的延性研磨加工,采用纳米压痕和划痕法测试并分析了单晶蓝宝石(0001)面的微纳力学特性,建立了单颗圆锥状磨粒的压入模型并计算了延性研磨加工的受力临界条件,分析了金刚石磨粒嵌入合成锡研磨盘表面的效果.对单晶蓝宝石进行了延性研磨加工试验,采用NT9800白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等方法分析了单晶蓝宝石的延性研磨表面特征.试验结果表明:采用纳米压痕和划痕法可以为单晶蓝宝石的延性研磨加工提供工艺参数,单晶蓝宝石的延性堆积的极限深度为100 nm,金刚石磨粒的嵌入及在适当载荷下可以实现蓝宝石的延性研磨加工,实验条件下的最佳载荷为21 kPa,延性研磨后单晶蓝宝石表面划痕深度的分布情况较好,分散性小,研磨后的表面发生了位错滑移变形.     

机械密封摩擦面开槽的试验研究

我厂在生产机械密封产品中,对以陶瓷与填充二硫化钼的聚四氟乙烯为摩擦付的产品,在使用中曾经发现陶瓷有裂纹现象。为提高产品质量,我们把这种摩擦付的机械密封装在试验台上进行了运转试验。试验条件是:介质:清水;水温:常温;转速:2890转/分;介质压力:小于6公斤/厘米~2。机械密封形式规格:非平衡型,用大小弹簧;轴     

镍基单晶高温合金微动摩擦磨损特性研究

采用SRV-IV微振动摩擦磨损试验机研究了航空发动机材料DD6镍基单晶高温合金的室温微动摩擦磨损特性.微动试验条件为:试验块与合金球水平垂直接触干摩擦,正向载荷为50～180 N,振幅为60 μm,频率为50 Hz,循环次数为1×105次.试验结果表明:随着正向载荷的增大,磨痕中心区域磨损特征由微凹坑转变为平坦的挤压层...     

基于摩擦特性实验的齿面摩擦因数计算方法研究

从摩擦特性实验出发,对基于两种等效原理(啮合点曲率半径等效原理和功率损失与摩擦功耗等效原理)的齿面摩擦因数的计算方法在实验原理、实验条件及结论方面进行了比较分析;指出了齿面摩擦因数动测实验的优越性;在总结前人实验成果并结合自身研究的基础上,引入有限元单元法和反求技术,提出了基于摩擦多性态概念和"计算—试验综合模型"的摩擦因数反求方法;该方法为复杂润滑条件下齿面摩擦因数的求解提供了一种新的思路。对齿轮摩擦因数求解的深入研究,对探索齿轮摩擦机理和促进减振降噪技术的开发,均具有较重要的意义。     

齿面摩擦规律的模拟试验研究

本文以防止舰船后传动齿轮的齿面失效并提高传动效率为目标，对齿面间摩擦系数进行一系列模拟试验。通过摩擦副不同材料配伍及不同表面粗糙度、不同润滑油、不同载荷及速度工况组合而成的系列试验，得到齿面间摩擦系数分别在初次磨合运转及再运转过程中随持续时间而变化的规律。对试验摩擦系数各影响因素进行分析。     

叶轮轮面摩擦损失的实验研究

介绍了以封闭壳体内的旋转圆盘系统模拟实际叶轮机械中叶轮轮面在机壳内旋转时所受摩擦阻力的实验。实验结果表明，在一定的间隙范围内，随着间隙比的增加，旋转圆盘上的粘性力矩增加，而且旋转圆盘上的粘性力矩随圆盘粗糙度的增加而增加，随流场温度的增加而降低。     

锗单晶球面镜超精密车削加工研究

锗单晶球面镜是精密光学试验中的重要设备,表面粗糙度、型面精度要求高,加工难度大。对锗单晶球面镜的超精密车削加工进行了研究,分析了加工难点,对加工设备、切削方式、刀具角度、切削参数进行了选择与设置,给定了冷却润滑条件,并检测了加工得到的表面粗糙度与型面精度。通过锗单晶球面镜超精密车削加工,获得了符合设计要求的加工产品。     

纳米CaCO3半金属摩擦材料摩擦磨损性能的研究

使用定速摩擦试验机研究了纳米CaCO3对半金属摩擦材料性能的影响。结果表明：在半金属材料中，用纳米CaCO3代替普通的CaCO3粉体，在混料过程中，纳米CaCO3粒子粘附在其他颗粒和钢纤维表面上，热压成型过程中，作为粘结剂的树脂材料与这些材料之间的结合强度降低。在摩擦过程中，造成表面颗粒在剪切力的作用下，很容易与基体脱离，从而使得摩擦材料的摩擦因数偏小，而磨损率却大大增加。