甲烷浓度对碳化硅基底金刚石薄膜摩擦性能影响

利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在碳化硅基底上制备金刚石薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、原子力显微镜研究了在不同甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜表面形貌及物相组成,在干摩擦条件下通过往复式摩擦磨损实验测试并计算了已制备金刚石薄膜的摩擦系数和磨损率,结合物相分析及摩擦磨损实验结果分析了甲烷浓度的改变对金刚石薄膜摩擦磨损性能的影响。结果表明,由于甲烷气体含量的升高,金刚石薄膜结晶质量下降,薄膜由微米晶向纳米晶转变。摩擦磨损实验结果显示:3%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜耐磨性较好,磨损率为2.2×10^-7 mm³/mN;5%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜摩擦系数最低(0.032),磨损率为5.7×10^-7 mm³/mN,制备的金刚石薄膜的耐磨损性能相比于碳化硅基底(磨损率为9.89×10^-5 mm³/mN)提升了两个数量级,显著提高了碳化硅基底的耐磨性。     

Application of DEM modified with enlarged particle model to simulation of bead motion in a bead mill

We applied the discrete element method （DEM） of simulation modified by an enlarged particle model to simulate bead motion in a large bead mill. The stainless-steel bead mill has inner diameter of 102 mm and mill length of 198 mm. The bead diameter and filling ratio were fixed respectively at 0.5 mm and 85%. The agitator rotational speed was changed from 1863 to 3261 rpm. The bead motion was monitored experimentally using a high-speed video camera through a transparent mill body. For the simulation, enlarged particle sizes were set as 3-6 mm in diameter. With the DEM modified by the enlarged particle model, the motion of enlarged particles in a mill was simulated.The velocity data of the simulated enlarged particles were compared with those obtained in the experiment. The simulated velocity of the enlarged particles depends on the virtual frictional coefficient in the DEM model. The optimized value of the virtual frictional coefficient can be determined by considering the accumulated mean value. Results show that the velocity of the enlarged particles simulated increases with an increase in the optimum virtual frictional coefficient, but the simulated velocity agrees well with that determined experimentally by optimizing the virtual frictional coefficient in the simulation. The computing time in the simulation decreases with increased particle size.     

Effects of fibrous fillers on friction and wear properties of polytetrafluoroethylene composites under dry or wet conditions

The friction and wear behavior and mechanism as well as the mechanical properties of polytetrafluoroethylene （PTFE） composites filled with potassium titanate whiskers （PTW） and short carbon fibers （CF） under dry, wet and alkaline conditions were investigated. Experiments indicated that owing to appropriate cooling and boundary lubricating effects, the filled PTFE composites showed much lower frictional coefficient and better wear resistance under alkaline than dry and wet sliding conditions. The wear resistance of carbon-fiber-filled PTFE was much better than that of potassium titanate-whisker-filled PTFE composites in water. Results also showed that the transfer film on counterpart rings was significantly hindered by water and alkali. Hydrophilic-filler-reinforced PTFE composites yield higher wear rate when sliding under water.     

冲击加载条件下材料之间摩擦系数的确定

尝试利用自制分离式霍普金森压剪装置对聚氨酯泡沫塑料、硅橡胶和MDF水泥材料与铝合金在冲击加载条件下的摩擦系数进行测试.结果表明:在冲击加载条件下,聚氨酯泡沫塑料、硅橡胶和MDF水泥与铝杆之间的摩擦系数与材料的性质关系不大,其摩擦系数测试结果存在一定的分散性,摩擦曲线出现抖动,且与加载条件有关,摩擦系数比通常意义下所得到的摩擦系数小;不同加载条件对所测试材料与铝压杆之间的摩擦系数数值影响不大,只是曲线的走势稍有不同.在冲击加载条件下硬质聚氨酯泡沫塑料与铝杆之间的静摩擦系数为0.29,动摩擦系数为0.25;硅橡胶与铝杆之间的静摩擦系数为0.285,动摩擦系数为0.24;MDF水泥与铝合金杆之间的静摩擦系数为0.28～0.29,动摩擦系数约0.23.     

微型燃料电池制备及其微通道摩擦性能的研究

阐述了微型燃料电池的制备过程,结合传统燃料电池数学理论和微流体力学,建立了微型质子交换膜燃料电池(μPEMFC)的数学模型,分析了微通道特性(如摩擦系数和水力直径等)对微型燃料电池性能的影响.结果表明:运用Fluent软件对模型进行计算的仿真结果与公开实验数据基本符合,验证了模型正确性;而传统模型的仿真结果小于真实值;当气道的水力直径Dh从348降至100时,电池性能有所上升;而当Dh值降至61.1时,其性能有所下降.     

水基高分子固体润滑剂摩擦系数的响应曲面分析

用正交旋转试验设计，建立了一种比多元线性回归设计更简明的水基高分子润滑剂摩擦系数的数学模型．通过摩擦系数的响应曲面分析，可以确定润滑剂配方中各组分用量变化的优化水平，用图示法分析各组分间的交互作用和它们对润滑剂质量指标的影响．此外，利用响应曲面分析法还可为研究多组分复配润滑剂的润滑性能提供数理依据     

斜冲击界面动力学研究

讨论了界面受到斜冲击时的动力学问题。有效冲击摩擦系数被处理成冲击过程及初始冲击角的函数 ;界面的法向响应描述计及弹性接触、弹性变形极限以及依赖于应变、应变率及温度的完全塑性接触 ;界面在冲击过程中的构形变化也予考虑 ,并采用平均应变、应变率及最大温升的概念与估算。这种新的斜冲击界面动力学模型用于数值模拟刚性球对于延性靶的斜冲击实验 ,计算与实验比较 ,结果是令人满意的。     

与冲蚀有关的粘着与犁沟摩擦系数

提出一种与冲击磨损有关的有效摩擦系数，它被定义为冲击过程中，每一瞬间的切向有效摩擦力与法向载荷之比．有效摩擦力被表示为剪切项与犁沟项之组合．剪切项依赖于剪切金屑接合点的状态——滑移或滚动．犁沟项依赖于冲击物在冲击途中使靶材料发生移动的状态．此有效摩擦系数被应用于研究刚性球自由斜冲击延性靶问题．在忽略剪切项仅计及犁沟项的情况下，研究表明，Hutchings实验中的有效冲击摩擦系数是冲击过程与初始冲击角的函数，就时间平均而言，大于Hutchins为拟合计算与实验结果所取的摩擦系数常值0.05．有迹象表明，对于与固粒延性冲蚀有关的刚性球自由斜冲击延性靶问题，在一定条件下，有效摩擦系数主要由犁沟效应确定．     

“蜻蜓点水，紫燕穿波”－－短道速滑运动员安全转弯的力学分析

通过对短道速滑运动员在弯道滑行时的受力分析，得出了运动员安全转弯的力学条件，解释了运动员在弯道滑行时，为什么要采取深蹲、向弯道内侧倾斜、用左手触摸冰面等滑跑姿势，并对机动车辆的平地翻车现象进行了讨论.     

聚乙烯醇和丙烯酸-β-羟乙酯水凝胶的摩擦学特性

合成水凝胶是由水溶性单体聚合得到的轻度交联的高分子柔顺链网络 .高分子交联网络与水之间的相互作用决定着水凝胶的物理化学性质[1,2 ] .水凝胶常应用于生物医学材料和生物传感器等方面 .如接触眼镜的材料就常用甲基丙烯酸 -β-羟乙酯和聚乙烯醇 (PVA)为主要成分的水凝胶 ,所以对其摩擦性质的研究会丰富对生物医用材料的认识 .关于水凝胶的摩擦性质的研究 ,除 Osada等[3] 研究了聚乙烯醇及一些天然水凝胶在几牛顿到几十牛顿的负载下的摩擦行为外 ,尚少报道 .PVA水凝胶的结晶度对其性能影响甚大 ,但他们没有涉及结晶度与 PVA水凝胶的摩…