添加剂与铝合金的相互作用研究 Ⅰ.静态反应膜及油润滑下的摩擦学性能

静态下分别于２５℃，９０℃及１８０℃下进行硫化异丁烯（ＳＯ）、亚磷酸二正丁酯（ＤＢＰ）、ＳＯ＋ＤＢＰ的混合物（质量比２０∶１）、二烷基二硫代磷酸锌（ＺＤＤＰ）及十二酸（ＬＡ）５种添加剂均以质量分数为２％的比例添加到液体石蜡（ＬＰ）中与铝合金进行油浸试验．用动－静摩擦系数精密测定仪评价了在铝合金表面上所形成的静态反应膜的摩擦磨损行为，并考察了上述添加剂在ＬＰ中对铝合金－钢摩擦副的润滑作用．结果表明：静态反应膜的摩擦磨损行为与添加剂的化学活性密切相关，其中ＤＢＰ最易与铝合金发生反应，故其反应膜具有最低的摩擦系数和最长的耐磨寿命；ＺＤＤＰ在１８０℃下的静态反应膜具有较低的摩擦系数和较长的耐磨寿命；ＳＯ、ＳＯ与ＤＢＰ的混合物及ＬＡ的静态反应膜则不具有减摩抗磨性能，预示这些添加剂在ＬＰ中不与铝合金发生较强的化学作用．含上述添加剂的ＬＰ润滑下的摩擦磨损试验显示，ＤＢＰ与ＺＤＤＰ具有较好的摩擦学性能．这表明添加剂在铝合金表面静态反应膜的摩擦磨损试验结果与其在常规润滑下的具有较好的相关性．     

一种新型刀具的力学分析

本文利用能量原理和有限差分法对一种新型金属切削刀具刀片夹紧力的合理确定和定量计算问题进行了研究。     

新型自然循环自动清洗式蒸发器及设计原理

以高效蒸发器为目标，旨在以自然循环替代高能耗的强制循环泵、以自动清洗取代加热面盐垢的周期性停车清洗．主要研究沸腾室内的不平衡汽化过程机理，提出动力温度的新概念，采用显热与汽化热转换平衡的研究方法，得到自然循环推动力的工程设计计算式，并且由此引出推动力强化的基本原则，进而获得中试的成功．还提出加热室必须采用能够低流速下自转清洗又高效传热强化的螺旋齿带，才能保障循环总阻力低于推动力．     

一种可反应性纳米SiO2的制备和表征及其摩擦磨损性能研究

以正硅酸四乙酯为前驱体,以含不饱和双键碳链为修饰剂采用原位表面修饰法合成出1种可反应性纳米二氧化硅并对其结构进行表征;测定其透光率并得出在介质中的分散性;采用往复摩擦磨损试验机和四球摩擦磨损试验机考察纳米二氧化硅作为汽油机油添加剂的摩擦磨损行为,并用扫描电子显微镜及能量色散谱仪对其磨痕进行观察和分析.结果表明:SiO2 纳米微粒可以直接分散于基础油等油性介质中并具有良好的分散稳定性;作为润滑油添加剂表现出优异的抗磨减摩性能,并对磨损表面起到一定的修复作用.这是由于含双键有机物的存在,在摩擦过程中形成了聚合物膜而起到良好的减摩作用.     

载荷对Al2O3增强Y-TZP陶瓷磨损特性的影响

采用往复式摩擦磨损试验机研究了10%(质量分数计)Al2O3增强四方氧化锆多晶Y-TZP陶瓷材料(简称10ADZ)在不同载荷下的磨损行为与机制.结果表明:随着载荷的增加和滑动时间的延长,10ADZ陶瓷的磨损率增大,但并非呈线性增加,磨损率增长幅度不同;在62 N低载荷条件下,10ADZ陶瓷的磨损机制以犁沟和塑性变形为主;在124 N载荷下其主要的磨损形式为塑性变形、微切削和微断裂;而在310 N的高载荷下其主要的磨损机制为断裂磨损.     

镀镍石墨粉与铜基自润滑材料摩擦磨损特性研究

采用粉末冶金复压复烧工艺制备铜基石墨复合材料,考察了不同载荷条件下铜基石墨复合材料的摩擦磨损性能.结果表明:在载荷20～60 N条件下,含6%(质量分数)石墨的铜基复合材料经历了轻微磨损、中等磨损到严重磨损3个过程;石墨颗粒表面镀镍可以提高石墨与铜合金基体的界面结合强度以及磨损过程中所形成的转移层与基体间的粘附性能,含6%镀镍石墨的铜基复合材料的自润滑性能得到改善,只经历了轻微磨损和中等磨损2个过程.     

碳化物衍生碳与石墨的摩擦磨损性能比较

通过高温氯化处理工艺在SiC表面制备碳化物衍生碳涂层(CDC),考察并比较了SiC、石墨和CDC在空气中的摩擦磨损性能.结果表明:在本文试验条件下,CDC的摩擦磨损性能优于石墨,CDC的摩擦系数低于0.15;CDC在载荷5 N下的磨损率在10-15 m3/N量级,当载荷等于或低于30 N时磨损率在10-14 m3/N量级,远低于相同条件下石墨的磨损率,即使在40 N或 50 N下其磨损率仅与20 N下SiC和石墨的磨损率相当.CDC的纳米结构及涂层与基体界面组成和性能的变化是影响其摩擦磨损性能的主要因素.     

氮化物陶瓷颗粒增强铜基复合材料的干摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金工艺制备了纯铜以及AlNp／Cu和TiNp／Cu系列铜基复合材料，研究了2种复合材料在不同颗粒含量、不同载荷及滑动速度等条件下与45^#钢对摩时的干摩擦磨损性能，用扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌，用能谱仪分析了磨损表面的元素组成．结果表明：与纯铜相比，AlNpCu及TiNp／Cu复合材料的耐磨性能显著提高，随着氮化物颗粒含量增加，2种复合材料的磨损率先下降而后趋于稳定；载荷与滑动速度提高引起的热效应使得纯铜及其复合材料的磨损率增高；由于TiNp的硬度高于AlNp以及本身具有一定的自润滑性能，使得TiNp／Cu复合材料的耐磨减摩性能优于AlNp／Cu复合材料．     

氮离子注入硅表面的力学性能及其微摩擦磨损行为研究

以单晶硅作为研究对象,选用离子注入剂量分别为5 ×1014 ions/cm2、6 ×1015ions/cm2和1 ×1017ions/cm2,注入能量为110 keV的氮离子注入单晶硅片,利用原位纳米力学测试系统对氮离子注入前后单晶硅片的硬度和弹性模量进行测定,在UMT-2型微摩擦磨损试验机上对氮离子注入前后单晶硅片的往复滑动微摩擦磨损性能进行研究.结果表明,氮离子注入后单晶硅片的纳米硬度和弹性模量减小,且注入剂量越大,其降低越明显.氮离子注入后单晶硅片的减摩性能提高,其摩擦系数大幅度降低,在载荷达到一定值后,氮离子注入层被迅速磨穿,摩擦系数迅速增加并产生磨痕.其磨损机制在小载荷下以粘着磨损为主,在大载荷下以材料的微疲劳和微断裂为主.     

用等离子体增强化学气相沉积技术制备类金刚石碳薄膜的摩擦磨损性能研究

利用射频-直流等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅衬底上沉积类金刚石碳薄膜,采用激光拉曼光谱仪和原子力显微镜对薄膜的结构和表面形貌进行表征,采用纳米压痕仪测定薄膜的硬度,并用UMT型微摩擦磨损试验机考察了薄膜在不同试验条件下的摩擦磨损性能.结果表明:所制备的类金刚石碳薄膜表面光滑致密且硬度较高;在干摩擦条件下与GCr15钢球或Al2O3球配副时显示出良好的减摩抗磨性能,摩擦系数较低,耐磨寿命较长,而在水润滑条件下同Al2O3球配副时发生灾难性磨损.