铸造金属基自润滑复合材料的现状

铸造金属基自润滑复合材料具有良好的减摩、耐磨与减震性能,因而人们正在进行广泛的研究。作者就其制备工艺、机械物理性能及摩擦磨损特性等作了综述介绍。     

国外某些金属基自润滑复合材料的开发与进展

金属基自润滑复合材料是材料科学研究领域的一个重要发展方向，其以在特殊全用条件下具有优良的摩擦学特性而受到人们的广泛关注。为了促进这类复合材料的研究与应用的发 ，对国外某些金属基自润滑复合材料的开发与进展作了综合介绍与评述，重点阐述了其中部分材料的摩擦学特性，讨论了环境因素对材料摩擦学性能的影响，并且通过对目前某些金属基自润滑复合材料应用实例的论述，提出在今后研究与开发工作中应当重视的几个努力方向。     

铸钢件表面硬质颗粒型抗磨复合合金的组织与耐磨性

作者采用真空吸附铸件表面合金化工艺制造了具有高耐磨性表面合金层的复合材质铸钢件,用以克服工件的耐磨性与强韧性之间的矛盾。这种表面耐磨合金层系与母材铸钢铸造成形时同时形成,是通过铸造不同粒度的碳化钨(简称C.T.C.)颗粒而均匀弥散于含铬高钨白口铸铁中形成的一种硬质颗粒型抗磨复合材料,它同母材铸钢间处于完全的冶金结合状态。试验结果表明:其在二、三体高应力磨料磨损条件下均具有很高的耐磨性;热处理能使耐磨性进一步提高;复合合金中CTC颗粒的粒度愈大,其耐磨性愈高。     

超高分子量聚乙烯基耐磨复合材料的研制及其某些应用的研究

超高分子量聚乙烯既具有良好的耐磨损性,又有较高的机械强度,而且耐低温性能也极为优良,因而将它作为常温和低温下应用的抗摩材料有着良好的前景。 本文介绍了超高分子量聚乙烯复合材料的热压成型工艺,以及14种这类复合材料的机械强度与抗摩性能;考察了填充剂以及聚乙烯树脂分子量对上述各项性能的影响。还介绍了超高分子量浆乙烯复合材料作为织布机耐磨部件在京棉一厂运转200天(4800小时)及作为氦膨胀机的耐磨密封部件的使用试验,其结果是令人满意的。     

碳化钨—高铬铸铁表面复合材料耐磨粒磨损性能的研究

用铸造表面合金化工艺在铸铁表面制备了碳化钨－高铬铸铁复合材料，用ＭＭ－２００型试验机研究了该复合材料的耐磨粒磨损性能，并与球墨铸铁，淬火态４５＾＃钢及Ｆｅ２Ｂ相硼化物层的进行了对比。结果表明：当合金粉剂中含碳化钨颗粒质量分数为２０％时，碳化钨高铬铸铁复合材料的耐磨性最佳；磨粒硬度和尺寸增大时，复合材料的耐磨性提高较大。     

往复摩擦下热压镍－二硫化钼复合材料的自润滑性能及其耐磨机理研究

对于含ＭｏＳ２的复合材料在单向滑动摩擦条件下的实用性能，人们已经进行了比较多的研究，然而好多摩擦部件在工程实际中经受的却都是往复摩擦。为了探明热压Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料的自润滑性能及其耐磨机理，在往复摩擦条件下研究了这种材料盘表面和偶件ＧＣｒ１５钢球表面之ＭｏＳ２膜的形成过程与形貌特征，并且利用扫描电子显微镜等观察分析了ＭＯＳ２膜的磨损表面形貌及其微区成分。结果表明，在给定的往复摩擦条件下，对偶双方表面都形成了具有层状结构的ＭｏＳ２润滑膜，这种膜是通过疲劳剥落、转移、粘附与叠压等方式所形成；ＭｏＳ２含量对Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料自润滑性能的影响，主要取决于它是否能够在对偶双方表面形成分布均匀而稳定的润滑膜，含６０％（ｗｔ）ＭｏＳ２的复合材料的自润滑性能最好；Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料的自润滑性是通过其表面ＭｏＳ２膜的连续生成与疲劳剥落，并在偶件表面形成转移膜，使复合材料与金属间的摩擦变成复合材料表面ＭｏＳ２膜与偶件表面ＭｏＳ２膜之间的摩擦所实现。由此可见，Ｎｉ－ＭＯＳ２复合材料是适合在往复摩擦运动场合应用的一种性能良好的自润滑复合材料。     

复合材料成型工艺的发展对拓展复合材料的生产应用体系的影响——评《复合材料成型工艺及应用》

正近年来,现代化复合材料在生产和发展应用过程中,其成型工艺和结构组织形式不断发展变化,各方面的应用性能也在稳步提升,目前不仅在建筑、航天和医疗等多个领域得到了广泛的应用和发展,就其在现代乐器制造中也获得的广泛的应用.对此本文中结合徐竹与国防工业出版社编写的《复合材料成型工艺及应用》一书,以钢琴为例详细探讨复合材料及其成型工艺在现代钢琴制造中的应用以及复合材料的发展对钢琴音乐创作和钢琴训练技巧和演奏性的影响,旨在强化复合材料在乐器制造方面的生产研究.     

往复摩擦下热压镍—二硫化钼复合材料的自润滑性能及其耐磨机理研究

对于含ＭｏＳ２的复合材料在单向滑动摩擦条件下的实用性能，人们已经进行了比较多的研究，然而许多摩擦部件在工程实际中经受的却都是往复摩擦。为了探明热压Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料的自润滑性能及其耐磨机理，在往复摩擦条件下研究了这种材料盘表面和偶件ＧＣｒ１５钢球表面之ＭｏＳ２膜的形成过程与形貌特征，并且利用扫描电子显微镜等观察分析了ＭｏＳ２膜的磨损表面形貌及其微区成分。结果表明，在给定的往复摩擦条件下，对偶双     

热残余应变对金属基复合材料塑性规律的影响

热残余应变是影响晶须增强金属基复合材料的重要因素。本文利用作者改进的等效夹杂理论定量研究了热残余应变对金属基复合材料塑性强化规律的影响，并对２０％ＳｉＣｗ／Ａｌ材料的拉、压断口做了ＳＥＭ观察，通过其拉、压性能实验验证了本文理论的合理性，说明了考虑热残余应变的必要性。     

氧化铝纤维含量对Al2O3f＋Cf／ZL109混杂复合材料耐磨性能的影响

利用挤压铸造法制备了Al2O3f Cf/ZL09短纤维混杂金属基复合材料，并探讨了炭纤维体积分数为4％时，Al2O3纤维含量变化对该复合材料耐磨性能的影响。结果表明：随着Al2O3体积分数增加，复合材料的摩擦系数逐渐增大，复合材料从轻微磨损到急剧磨损的临界转变载荷大幅度提高，并随Al2O3含量的增加而逐渐增大；在临界载荷以下，影响复合材料磨损率的Al2O3含量临界值为12％，当Al2O3含量低于临界值时复合材料磨损表面无明显剥落，而当Al2O3含量超过临界值后，复合材料磨损表面存在大量的剥落坑，磨损率增大。     

仿生微胶囊复合水润滑轴承材料的摩擦性能研究

水润滑尾轴承在低速重载的工况下常出现严重磨损的情况.为降低润滑不良造成的尾轴承磨损,本文中通过观察铁犁木表面结构,分析其自润滑机理,设计出仿生微胶囊复合水润滑轴承材料.复合材料以高密度聚乙烯为基底材料,含基础油的仿生微胶囊为添加剂,采用共混的方式加工成型.使用CBZ-1船舶轴系摩擦磨损试验机研究了仿生微胶囊复合材料在不同试验工况下的摩擦性能.通过分析复合材料的磨损量和表面形貌参数,得出复合材料的磨损机理.结果表明:试验工况条件下,仿生微胶囊复合材料能够提升材料的摩擦学性能,其中当仿生微胶囊质量分数为3%时提升效果最明显.该研究为仿生水润滑材料的结构设计以及性能提升等提供试验依据.     

表面织构对内燃机缸套-活塞环系统摩擦性能的影响

设计了一种微凹坑表面织构,通过数控精密机械加工的方法制备于缸套切片表面,利用往复式摩擦磨损试验机研究了微凹坑织构在不同工况下的摩擦性能和对内燃机缸套-活塞环摩擦副摩擦性能的影响.试验数据表明:与无织构化表面相比,微凹坑织构的平均摩擦系数均有不同程度的变化,最大降幅达41.83%,最大增幅达33.68%.当微凹坑织构工作在合适的工况条件时,其摩擦性能比无织构化表面有明显的改善.对于某种具有固定几何参数的表面织构,存在一个合适工况条件使其能够最有效地改善摩擦学性能,该工况可为进一步研究提供依据并便于实际应用.此外,转速是影响表面织构改善表面润滑性能的主要因素,试样在不同转速下具有不同的接触电阻阻值变化规律和不同的摩擦系数变化趋势.而在不同转速下,载荷的变化对表面摩擦性能的影响规律也具有明显的差异性.     

基于表面织构技术改善摩擦学性能的研究进展

利用表面织构技术改善材料表面摩擦学性能已被大量应用于许多工程领域. 然而,通过表面织构技术提高材料表面的减摩耐磨性能的确切机理仍不清楚,因此,研究人员进行了大量表面织构几何特征和工况条件的优化来研究表面织构技术的机理及应用范围. 本文作者回顾了近年来表面织构技术在控制摩擦方面的主要研究成果,从不同润滑条件下的减摩机制与理论模型展开讨论,重点从表面织构的几何特征和实际工况条件两个方面来评述改善材料表面摩擦学性能的最新进展,其中,几何特征包括表面织构的纹理形状、直径、深度、面密度和排列方式;实际工况条件取决于摩擦形式及操作条件,根据摩擦系数、磨损量、承载能力、阻力系数及升力系数等体现摩擦学性能的参数,对改善表面摩擦学性能的参数和条件进行分析和总结. 深入研究精确的理论模型和普适性的模拟方法并开发改善摩擦学性能的参数优化方法是未来的研究重点和方向.      

L''exactitude du rendement des machines agricoles

Precision of the working height, or depth, of earth-moving equipment and other farm machinery can have a marked effect on the quality of the operation. The main factors affecting a machine's performance in maintaining the correct working height are its geometric parameters and the soil surface upon which it operates. The soil surface profile is defined by the “mean slope”, by the “root-mean-square” (RMS) of the deviations from the mean slope, and by the wavelengths calculated by Fourier analysis. The shortest wavelength with an amplitude above 1 cm was used in this study to find the effect of the soil surface waves on the accuracy of farm machinery operations. The machine's geometric parameters affecting its accuracy are its wheelbase and the lengthwise location of the working point (above or under ground) in relation to the wheels. A computer simulation analysis showed that the minimum deviations from the required height are found at the wheels of the machine. The deviations increased at the middle of the machine's span and rose steeply outside the span. The shorter the wheel-span of the machine relative to the wavelengths, the smaller the deviations will be. Smoothed surfaces have longer wavelengths and smaller deviations and as a result, higher accuracy of the working height, or depth, of the machines working on them.     

几种单向铺层碳纤维复合材料超低温下动态性质的研究

主要研究了几种应用于航天、航空领域的单向铺层复合材料在超低温到常温大温区范围内的动态力学性质,运用的振动模态参数识别的时域方法,研究了用这几种材料制成的悬臂梁的自由振动,给出了它们的动模量、阻尼随温度变化的曲线．通过比较低温下这几种材料动态性质的不同,研究了纤维、基体对材料模量、阻尼大小、阻尼峰的影响．     

铝基复合材料高速干摩擦行为的遗传神经网络预测模型

对4种SiC颗粒增强铝基复合材料在5种速度和4种压力条件下进行了销-盘摩擦磨损试验,运用遗传神经网络技术建立了铝基复合材料在高速干滑动过程中的摩擦行为预报模型,并用该模型对铝基复合材料进行预报.结果表明,蓄热能力较大的铝基复合材料在服役条件下具有较高的摩擦系数,与实际情况相一致.用遗传神经网络建立的铝基复合材料摩擦行为预测模型为服役条件下提供了简便、可靠的优选材料方法.     

Numerical analysis of the interaction of 3D compressible bubble clusters

Based on the bubble dynamic theory and the compressible two-phase flow solver of the open source software Open FOAM, a numerical simulation study is carried out on the interactions of bubble clusters in a closed volume. The bubble dynamics and interactions of a single bubble, two bubbles, and four bubbles are investigated under the working conditions without and with the presence of a free surface. Through a parametric study, the qualitative patterns of the variations of the bubble collapse period,the volume compressibility, the bubble pressure peak value, and the breakdown, fusion,and separation phenomena with the parameters such as the bubble pressure, the radius size, the bubble spacing, and the distance from the free surface are obtained. The main factors affecting the bubble morphology and the dynamic characteristics are summarized from numerous parameter experiments. It is shown that, in the absence of a free surface,the main factors are the relative size of the bubbles, the pressure of the liquid, and the pressure differences among the bubbles, while in the presence of a free surface, the main factor is the pressure of the liquid between the upper surface of the bubble and the free surface.     

Generating dynamic crack growth resistance curves for fiber-reinforced concrete

Fiber-reinforced concrete is known to have a greater resistance to impact and impulsively applied loads than its plain counterpart. However, the exact mechanisms that contribute to this enhanced resistance are not known, and fundamental fracture tests are necessary to develop such an understanding. To this end, an instrumented drop weight impact machine was configured to perform dynamic fracture studies on fiber-reinforced concrete specimens. Cracks were allowed to open in Mode I under high rates of loading using contoured double cantilever beam specimens. The paper describes the test apparatus, instrumentation, calibration, and the data analysis. The technique was applied to investigate dynamic crack growth in two types of fiber-reinforced concrete composites: one with steel macrofiber and the other with polypropylene macrofiber. Companion tests were performed under quasi-static conditions. Test data indicate that the proposed technique can be successfully applied to study dynamic crack growth in cement-based composites and to further enhance their properties.     

W-Ni-Fe合金静动态力学性能及数值模拟研究

采用MTS材料实验机和旋转盘式间接杆--杆型冲击拉伸试验装置对质量百分数为91%的钨合金材料力学性能进行了研究. 基于试验结果, 建立了具有钨合金典型细观结构的单胞有限元模型, 采用不动点迭代方法给出了该有限元模型的真实位移条件, 分析了不同颗粒度形状以及钨颗粒体积含量等细观参量对钨合金材料在不同载荷作用下力学性能的影响, 给出了钨合金材料在不同载荷作用下的应力--应变曲线, 并与试验结果进行了对比, 二者具有较好的一致性. 通过数值模拟发现不同颗粒度的钨合金材料均为应变率敏感材料; 钨颗粒长径比对材料力学性能的影响不大; 随着钨颗粒质量分数的增加, 钨合金材料的屈服应力有所提高.      

SMA短纤维增强复合材料在热载下的相交特性

在形状记忆合金（ＳＭＡ）复合材料研究中,相变特性的研究是一个主要的工作．基于Ｅｓｈｅｌｂｙ的等效夹杂模型和Ｍｏｒｉ和Ｔａｎａｋａ的场平均法,考虑到ＳＭＡ材料的强物理非线性,发展了增量型的等效夹杂模型（ＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＩｎｃｌｕｓｉｏｎＭｏｄｅｌ）．考虑在某一温度循环条件下讨论形状记忆合金短纤维增强的铝基复合材料在热载下的相变行为．特别研究了ＳＭＡ短纤维复合材料在变温过程中纤维几何尺寸、体积分数等参数对ＳＭＡ复合材料的相变行为和ＳＭＡ内残余应力等的影响．这些工作对于指导材料设计和了解ＳＭＡ复合材料热机械特性是颇有意义的．