涂层表面粗糙性对流体噪声的影响

在铝合金回转体表面涂上一定粗糙度的低表面能涂层，涂层表面的不平度平均高度在６．３～１０．０μｍ时，涂层模型表面为光滑水力壁，这时表面粗糙所引起的那部分流噪声可忽略不计．在光滑（Ｒｚ＝３．２～６．３μｍ）的铝合金模型表面喷涂涂层后，涂层表面较粗糙（Ｒｚ＝１０．０～２０．０μｍ）时，同样在相应的频率范围内涂层模型仍有降噪的效果，而且对不同涂层材料其表面粗糙度对流噪声的影响也不相同．     

水动力试验和流噪声测试

在模型表面上涂敷低表面能涂层会降低航行体阻力和噪声．因此，对水筒中流噪声的测量数据重复性、误差和数据的可信度等，必须有正确的测量和分析方法．在相同时期内，用相对比较法，从模型内测量同一模型的流噪声，其测量数据的重复性好，误差小于２ｄＢ．在８ｋＨｚ４０ｋＨｚ频率范围内，水筒中环境所造成的背景噪声小，这时信噪比大，噪声的测量能较好地反映出涂层的降噪效果．而低频时≤５ｋＨｚ，循环系统引起较高的背景噪声，可能会掩盖涂层的降噪效果．但低频时，相对比较法中，噪声的降低确是涂层引起的结果．     

涂层低表面能各分量降低流体噪声的试验研究

水下航行在高速运动时,由于物体和流体的相互作用、边界层中产生了速度和压力脉动鸸 流体噪声。针对低表面能涂层改变流体边支的状态,考察了其在水洞中的降噪效果。涂层表面具有很好的疏水性和低的表面能色散分量与水相互作用力分量,使边界是层增厚,降低由于壁面与流体界面的作用所产生的偶极子声源,从而达到降人氏流体噪声的效果。     

聚多巴胺辅助两性离子聚合物界面组装制备水润滑纳米涂层

亲水和低摩擦表面涂层在生物植入体及医疗器械方面有着很广泛的应用，为发展简单、通用的涂层制备方法，本文作者采用聚多巴胺辅助共沉积技术，将壳聚糖基两性离子共聚物组装到材料表面，制备了超亲水、低摩擦和抗污染水润滑纳米涂层，考察了聚合物浓度对共沉积复合涂层的厚度、亲水性和润滑性的影响. 结果表明:随着聚合物浓度的增大，涂层厚度略有下降；该涂层在纯水及不同生物介质中表现出优异的润滑性能(摩擦系数μ为0.015)和抗污染性能. 该方法适用于多种惰性材料表面(金属、陶瓷和聚合物等)，有望用于生物植入体、医用导管等表面制备多功能水润滑纳米涂层.      

涂层厚度对硬脆涂层结合强度的影响

应用有限元分析的方法分析二维模型涂层层数以及涂层厚度对涂层/基体结合强度的影响已得到广泛研究。然而二维模型相比三维模型未能考虑宽度方向应力应变的影响,导致求解精度低。因此对三维模型涂层层数以及厚度对涂层/基体结合强度影响的研究显得实为重要,但这方面研究比较少。本文建立有限元三维模型,通过比较有限元模拟结果与赫兹接触精确解析解验证了模型的可靠性,讨论了涂层厚度对涂层/基体界面最大剪切力影响关系。结果表明,剪应力最小值随着涂层厚度的增加逐渐减小,然而剪应力最大值却随着厚度的增加先减小后增大,在0.4mm时取得最小值;随着涂层厚度的增加,涂层/基体结合处剪应力Z方向突变减小,涂层内部剪应力Z方向突变增大,但是突变位置向涂层表面靠近,而且涂层/基体结合处X方向的剪应力变化随着涂层厚度增加趋于平缓。     

火炮用PCrMo钢激光熔覆MoS_2润滑涂层摩擦学性能研究

PCr Mo钢是导致火炮系统故障的磨损失效零部件主要材料.为了提高零部件的寿命,将固体润滑技术引入火炮抗磨减磨设计中.选取8~10μm和3~5μm两种粒度下二硫化钼作为固体润滑材料,采用激光熔覆工艺在PCr Mo钢试样表面制备润滑涂层.通过对涂层宏观性能表征,发现粒度小的涂层熔覆厚度较好;采用扫描电镜和能谱仪分别对涂层表面、剖面微观形貌和化学成分进行分析,发现涂层表面有凹坑产生,且凹坑中氧的含量明显高于光滑表面;涂层剖面与基体结合处存在一定的缝隙,涂层元素与基体元素发生了熔渗.进一步开展的摩擦磨损试验表明:与PCr Mo钢裸基材试样相比,两种粒度下润滑涂层试样摩擦系数和磨损量皆降低,磨损量分别为14.84%和42.01%,其中大粒度下涂层摩擦性能较优.二硫化钼润滑涂层起到了很好的润滑效果,可以作为火炮磨损零部件减磨的有效手段.     

制备工艺对MoS_2粘结固体润滑涂层微动磨损寿命的影响

在不同载荷和位移振幅条件下,考察了2种基体材料表面MoS2粘结固体润滑涂层的微动磨损性能,深入分析了基体表面预处理、涂层厚度及涂层固化温度等对涂层微动磨损寿命的影响.结果表明,通过提高基体材料硬度、增加涂层厚度、对基体表面进行喷砂预处理以及对涂层进行高温固化等均可不同程度地提高涂层的微动磨损寿命,其中高温固化对涂层磨损寿命的影响最显著;而基体表面喷砂处理对高温固化涂层磨损寿命的影响减弱.喷砂42CrMo基体表面涂覆的经高温固化的厚16±1μm的MoS2粘结固体润滑涂层的抗微动磨损性能最佳.     

制备工艺对MoS2粘结固体润滑涂层微动磨损寿命的影响

在不同载荷和位移振幅条件下,考察了2种基体材料表面MoS2粘结固体润滑涂层的微动磨损性能,深入分析了基体表面预处理、涂层厚度及涂层固化温度等对涂层微动磨损寿命的影响.结果表明,通过提高基体材料硬度、增加涂层厚度、对基体表面进行喷砂预处理以及对涂层进行高温固化等均可不同程度地提高涂层的微动磨损寿命,其中高温固化对涂层磨损寿命的影响最显著;而基体表面喷砂处理对高温固化涂层磨损寿命的影响减弱.喷砂42CrMo基体表面涂覆的经高温固化的厚16±1μm的MoS2粘结固体润滑涂层的抗微动磨损性能最佳.     

无限介质中单个纳米涂层夹杂反平面问题的两个模型

采用零厚度界面模型和界面层模型研究了无限介质中单个纳米涂层圆柱形夹杂的反平面问题，利用复变函数方法获得了两种模型夹杂、涂层和基体内应力场的封闭解析解．研究表明，当界面层模型中的界面相厚度趋于零时，界面层模型可以解析地退化为零厚度界面模型．数值算例分析了界面模量不同取值时应力场的分布和应力的尺度依赖性．本文结果丰富了对纳米夹杂力学行为的认识，并可为直接采用零厚度界面模型有困难的纳米夹杂问题的研究提供有价值的参考．     

抽油杆和油管材料在油田污水介质中的摩擦磨损性能研究

以油田污水作为润滑介质，利用MG-200型高速高温摩擦磨损试验机考察了45“钢抽油杆同表面喷焊不同厚度耐磨涂层的J55油管配副时的摩擦磨损性能，采用扫描电子显微镜观察了抽油杆试样磨损表面形貌．结果表明，在油管试样表面引入适当厚度的喷焊耐磨涂层可以显著提高摩擦副的耐磨性能，并在一定程度上降低摩擦系数，从而有利于减小抽油杆同油管之间的摩擦力，提高抽油杆和油管的使用寿命；45“钢抽油杆试样同J55油管试样配副时主要发生粘着磨损，而同表面涂覆耐磨涂层的J55油管试样配副时粘着磨损明显减轻；J55油管试样在常温和60℃下的磨损率相近，而45“钢抽油杆试样在60℃下的磨损率稍大，这可能是由于60℃下粘着磨损有所加剧并发生轻微腐蚀磨损所致．当耐磨涂层过厚时，其减摩抗磨作用显著减弱，故应当适当控制油管表面耐磨涂层的厚度，以充分发挥其减摩抗磨作用。     

Ti6A14V表面微弧氧化陶瓷涂层的结构和摩擦学特性

采用交流微弧氧化法，在Na2SiO3-(NaPO3)6-Na3MoO4溶液中制备了Ti6A14V表面氧化物陶瓷涂层，用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和球-盘摩擦磨损试验机研究了涂层的结构、形貌及摩擦学性能，用纳米压痕仪测定了涂层致密层的硬度，用扫描电子显微镜观察涂层磨损表面形貌，用能谱仪分析涂层磨屑的元素组成．结果表明：厚约20pm的涂层致密均匀，主要由锐钛矿和金红石相氧化钛组成；涂层致密层的硬度约为13．5GPa；在0．5N低载荷和摩擦循环次数小于2000次条件下，涂层同GCrl5钢对摩时的摩擦系数仅为0．18～0．20，较基底Ti6A14V与其对摩的摩擦系数低得多．摩擦过程中较软的GCr15钢球材料向涂层表面转移，涂层的磨损机制主要是轻微磨粒磨损与粘着磨损．     

几种等离子喷涂陶瓷涂层之固体粒子冲蚀磨损的特性与数学模型

研究了几种等离子喷涂陶瓷（Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＴｉＯ＿２、Ｃｒ＿２Ｏ＿３和ＺｒＯ＿２）涂层的固体粒子冲蚀磨损特性及其冲蚀磨损机理，同时根据冲蚀磨损表面形貌特征的扫描电子显微镜观察，并且从准静态压印断裂分析入手，提出了这类陶瓷涂层在固体粒子于较低速度和较小角度冲击下的冲蚀磨损数学模型（试验选用的粒子冲击速度有３０ｍ／ｓ和７０ｍ／ｓ的两种，冲击角度为３０°）．研究结果表明，固体粒子冲击压印断裂－层状剥落是这类陶瓷涂层的主要冲蚀磨损机理。根据所提出的模型得到涂层的体积冲蚀磨损率Ｅｖ与其硬度ＨＶ呈反比关系（即Ｅｖ∝ＨＶ－１），这与试验结果相符；由该模型推导出涂层的Ｅｖ之速度指数ｎ＝２．１，这与试验结果基本相符。按照这种模型，对于固体粒子以较低速度和较小角度冲击的情况，高硬度的陶瓷涂层具有较高的冲蚀磨损抗力；通过改善陶瓷涂层的断裂韧性，可以有效地提高其在正向冲击时的冲蚀磨损抗力。     

Fe3Al／A12O3梯度复合涂层的摩擦磨损性能

利用等离子喷技术在钢表面制备了Fe3Al／Al2O3梯度涂层以及Fe3Al-Al2O3双层涂层和Fe3Al—Fe3Al／50%Al2O3-Al2O3三层涂层，采用MRH-3型环一块摩擦磨损试验机对比考察了涂层摩擦磨损性能，采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌．结果表明，梯度涂层成分沿涂层厚度方向存在差异，相应的耐磨性能和磨损机制亦有所不同，梯度涂层的主要磨损机制包括颗粒脱落、裂纹萌生与扩展、微区脆裂层状脱落、塑性变形和粘着损伤等．     

含空心球涂层粒子复合材料界面的脱粘应力分析

在球对称拉伸载荷作用下针对空心球涂层复合材料分析了空心球涂层粒子增强复合材料的局部应力场，得到了界面临界脱粘应力的解析表达式．讨论了各相几何参数对非均匀涂层空心球粒子临界脱粘应力的影响，比较了均匀涂层和非均匀涂层的脱粘应力．结果表明：在球对称拉伸下界面脱粘更容易发生在涂层相与基体相界面间，空心球的壁厚和涂层厚度是影响界面临界脱粘应力的重要因素，因而选择适当的空心球、涂层厚度和提高界面粘结能将有利于提高界面的临界脱粘应力．     

跨声速激波边界层相互作用的被动控制

运用激波管风洞在Ｒ＿（ｅ∞／ｍ＝３×１０￣７，Ｍ＿∞＝０．７３２－０．８１７范围内，在厚度比为１２％的圆弧翼型半模型和厚度比为１４％的超临界翼型半模型上，对被动控制现象及其若干规律进行了实验研究。结果表明，不同空腔深度的开孔壁和导管连通壁均可对壁面激波与边界层的相互作用实现被动控制，使得沿以上两种模型表面的马赫数峰值、逆压力梯度和激波强度明显减小。这对于飞行器将起到减阻作用，如将这一原理和方法用于超、跨声速压气机内激波与边界层相互作用的控制，将提高压气机的效率和工作的稳定性。     

基于小波包能量特征的薄膜涂层材料界面缺陷检测法

目前国际上对薄膜涂层界面缺陷尚缺乏有效的探伤方法.本文基于薄膜涂层材料中波传播的模型,考察了在涂层表面施加冲击脉冲激发表面波,测取涂层表面各点的动态特性,结合波形分析技术进行界面缺陷检测的可行性.通过有限元模拟分析产生脉冲载荷并且激发表面波,对涂层表面接收的加速度波响应信号进行小波包数学变换,提取小波包相对能量谱变化率指标,发现加速度信号的小波包相对能量谱变化率指标在存在界面缺陷的区域有显著的变化,并且在缺陷中心区域效果最明显,而且该指标对不同薄膜厚度界面缺陷的具有敏感性,可以通过该指标较准确的判断裂纹的位置和尺寸.此项研究可以为开发薄膜涂层界面缺陷的无损检测方法提供一定的理论基础.     

含硫添加剂润滑下CrMoCu合金铸铁渗硫层的摩擦磨损性能研究

采用低温离子渗硫技术在CrMoCu合金铸铁表面形成厚度约5μm渗硫层，渗硫层表面分布均匀，其相组成主要为FeS．在液体石蜡及含硫添加剂液体石蜡润滑下，对未渗硫及渗硫表面进行摩擦磨损性能对比试验，并对其磨损表面形貌和成分进行分析．结果表明，在高速重载条件下，CrMoCu合金铸铁经表面渗硫后其摩擦系数明显降低，同时降低了材料的粘着倾向，提高了材料的抗擦伤性能，在渗硫层与含硫添加剂协同作用下生成钼的化合物、磷酸盐及硫化物等化学反应膜，使CrMoCu合金铸铁表面具有更加优良的减摩耐磨性能．     

跨声速激波边界层相互作用的被动控制

运用激波管风洞在Ｒ＿（ｅ∞／ｍ＝３×１０￣７，Ｍ＿∞＝０．７３２－０．８１７范围内，在厚度比为１２％的圆弧翼型半模型和厚度比为１４％的超临界翼型半模型上，对被动控制现象及其若干规律进行了实验研究。结果表明，不同空腔深度的开孔壁和导管连通壁均可对壁面激波与边界层的相互作用实现被动控制，使得沿以上两种模型表面的马赫数峰值、逆压力梯度和激波强度明显减小。这对于飞行器将起到减阻作用，如将这一原理和方法用于超、跨声速压气机内激波与边界层相互作用的控制，将提高压气机的效率和工作的稳定性。     

均匀设计研究火焰喷涂尼龙1010涂层干摩擦磨损性能

利用均匀试验设计方法考察了火焰喷涂尼龙1010涂层在干摩擦条件下同GCr15钢配副时的摩擦磨损性能；利用SPSS统计软件对试验结果进行了回归分析，建立了涂层摩擦系数和磨损质量损失同pv值相关性的数学模型；采用扫描电子显微镜分析了涂层磨损表面形貌，进而探讨了涂层的磨损机理．结果表明，所建立的回归模型可信、可行，具有显著性和统计意义；火焰喷涂尼龙1010涂层在不同试验条件下的摩擦磨损性能同pv值密切相关；这是由于尼龙1010涂层的粘弹性因摩擦表面温度不同而明显不同所致；当pv值较低时，涂层摩擦表面温度相对较低，涂层仅发生弹性变形，相应的摩擦系数较小；随着pv值的增加，涂层摩擦表面温度升高、破坏加剧，故摩擦系数和磨损质量损失增大；当pv值足够大时，涂层摩擦表面温度进一步升高，部分涂层发生熔融并形成润滑膜，相应的摩擦系数和磨损质量损失降低．涂层的主要磨损机理为塑性变形、疲劳磨损和粘着磨损。     

二维复杂弹性空腔的边光滑有限元建模及分析

在弹性空腔结构上敷设被动约束层阻尼(passive constraint layer damping, PCLD)可达到减振降噪的效果,针对这类复杂结构建立了二维复合弹性空腔的边光滑有限元耦合动力学模型。其中,PCLD结构采用两节点四自由度的PCLD梁单元,声场采用边光滑有限元模型。以二维全敷设复合矩形空腔模型为数值算例,以精细网格下的有限元法结果作为参考解,对比研究了在相同背景网格下,边光滑有限元法和有限元法的频响结果,发现前者更接近参考解,说明同样的计算成本下,边光滑有限元法具有更高的精确性,特别是在中频计算中。最后,分析了PCLD结构对某汽车驾驶舱的降噪效果,以及黏弹层和约束层厚度参数的影响规律,发现黏弹层厚度增大,可一定程度上降低空腔噪声,而约束层厚度增大,并不能在整个频段得到很好的降噪效果。