用外加电压控制摩擦力的机理与技术

用外加电压控制金属摩擦学磨损是摩擦领域很有发展前景的新技术之一，能够有效地降低干摩擦下金属间的摩擦与磨损，但国内外有关的研究报道却还少见．因此，利用特制的球－盘式摩擦磨损试验机，对几种配对金属的摩擦自生电势和摩擦力进行了测量，揭示了摩擦自生电势与摩擦力的相关性，并且考察了外加电压对金属间摩擦力的影响，发现在外加电压与摩擦自生电势相抵消时的摩擦系数最低，比无外加电压时的摩擦系数低１２％～２６％     

用外加电压控制摩擦力的机理与技术Ⅱ．外加电压对摩擦力影响的研究

在球－盘式摩擦磨损试验机上，对３４种金属摩擦副在干摩擦和５种电气状态下的摩擦行为作了试验研究，其中由金属Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒ和Ｃｕ分别组成的１０种摩擦副的试验结果表明：在摩擦副回路电流调零和开路状态下，１０种摩擦副的摩擦力均比其它电气状态下的小，尤其调零状态下的更小；在短路状态下，Ｎｉ／Ｃｕ和Ｎｉ／Ｆｅ这２种摩擦副的摩擦力均比其它８种摩擦副的大，而这８种摩擦副的摩擦力大多都与外加大电流状态下的基本相当．由此可见：施加与金属摩擦副自生电势相等而方向相反的外加电压，可以阻止接触界面的电子流动而降低摩擦力；金属摩擦副摩擦力受自生电势、对摩金属的相溶性及其晶格点阵型式的综合影响     

用外加电压控制摩擦力的机理与技术：Ⅱ.外加电压对摩擦力和的研究

在球－盘式摩擦磨损试验机上，对３４种金属摩擦副在干摩擦和５种电气状态下的磨擦行为作了试验研究，其中由金属Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｔｉ，ｃＲ和Ｃｕ分别组成的１０种磨擦副的试验结果表明：在摩擦副回路电流调零和开路状态下，１０种摩擦副的摩擦力均比其它电气状态下的小，尤其调零状太民下的更小；     

摩擦力和摩擦振动的分形行为研究

在不同的摩擦磨损试验机上提取了摩擦磨损过程中摩擦力和摩擦振动的时间序列信号,采用关联维数方法研究了摩擦力和摩擦振动的分形行为．结果表明：摩擦力和摩擦振动信号具有分形特征;随着摩擦磨损过程的进行,信号分形维数的变化出现规律性的递增或递减;对于“收敛”或磨合磨损过程,不同阶段摩擦信号的分形维数趋于增大;对于“发散”的摩擦磨损过程,不同阶段的摩擦信号的关联维数趋于减小．摩擦力和摩擦振动的分形维数的变化规律同摩擦磨损过程中表面形貌分形维数的变化规律相似。     

干摩擦下金属表面膜及其磨粒对摩擦行为及自生电势的影响

针对几种常用金属摩擦副,在球－盘式摩擦磨损试验机上考察了金属表面膜及其磨粒对其摩擦行为和表面自生电势的影响。结果表明,金属自身的表面膜对其摩擦行为及表面自生电势（SGV）均有明显的影响;而金属磨粒对摩擦行为及自生电势的影响程度取决于磨粒性质及摩擦副的粘附特性。     

磨合过程摩擦力单重分形和多重分形的研究

分别在CD40润滑油和加入添加剂的CD40润滑油润滑条件下,通过销-盘摩擦磨损试验机对船用柴油机活塞环和缸套进行磨合磨损试验,提取摩擦力的时间序列信号,应用分形维数和多重分形谱研究了摩擦力的分形行为.结果表明:摩擦力信号具有分形特征;随着磨合磨损过程的进行,信号的分形维数和多重分形谱出现规律性的变化;不同阶段信号的分形维数趋于减小,与磨损表面粗糙度的变化规律一致;不同阶段信号的多重分形谱呈现出递增或递减趋势,反映了磨损表面的动态变化过程.因此,摩擦力信号的分形维数和多重分形谱可以对磨合磨损过程进行定量分析.     

金属无润滑磨损过程的原位观察与研究

作者借助于新研制的可以直接观察磨损动态过程的试验装置和扫描电镜原位观察了无润滑条件下金属滑动表面的磨损特征与变化,发现摩擦表面可以划分为真实接触区和过渡磨损区,两者的磨损机理不同,真实接触区发生的是粘着磨损,而且磨粒沿摩擦力方向有明显增大的趋势;随着真实接触区的磨损,过渡磨损区可以逐渐转变为真实接触区,而且由于磨粒增多,非磨损区也可以逐渐转变为过渡磨损区。对磨损过程中摩擦力变化的测试结果表明,当磨损表面发生粘着时的粘着力与Bowden和Tabor粘着理论计算值十分接近。     

摩擦力判别函数的引入及应用

在涉及摩擦力的力学问题中,首次提出了摩擦力判别函数的概念.该函数的引入完善了库仑摩擦定律的表达式形式.为含有摩擦力、特别是对具有多处摩擦力的问题的清晰分析及解决提供了方便.应用该函数求解摩擦力问题时,无论研究对象处于何种状态、摩擦力的方向均可根据约束的性质作出任意假设,假设正确与否由摩擦力判别函数来确定.举例说明了该函数的适用性.     

外加交变电势对摩擦力影响的试验研究

对（Ｃｕ－４３Ｎｉ），（Ｃｕ－４３Ｎｉ）／ＴｉＮ和（Ｃｕ－４３Ｎｉ）／ＮｉＰ这３种摩擦副产生的热电势信呈作了频谱分析，并对三者进行了施加不同特性的交变电势信号的摩擦试验。结果表明，将交变电势旋加于３种摩擦副的均可降低摩擦力，降低程度与所加电势的幅值、波形及频率特性有关。     

空间结构支座摩擦力问题的研究

本文根据力学概念和库仑摩擦定律,建立了空间结构支座摩擦力问题的精确数学模型并提出了两种解法,即数学规划法和弹簧约束法;同时指出了考虑支座摩擦力作用的结构分析方法。算例表明本文的方法是很有效的。本文的研究成果已应用于实际工程的结构优化设计。     

氧化铜作为铜的固体润滑剂时的膜厚效应

在较宽的负荷、速度和温度范围内在栓-盘试验机上对铜表面进行了滑动试验,测定了摩擦、磨损和表面粗糙度。试验表明存在着高摩擦磨损,低摩擦磨损及其过渡状态。根据在滑动表面上氧化铜层的连续形成和去除导出了一个定量模式,由此可以预料,只有在金属平面上氧化层的形成速率大于磨损去除速率的情况下才能得到低的摩擦磨损,否则将产生某些金属与金属的接触,摩擦磨损会相应增大。该模式的预测与试验数据相当一致。也与以前在升高温度下铜滑动表面的摩擦转移数据相符合。     

常压和真空下球-盘摩擦副自生电势的试验研究

对常压和中真空条件下摩擦副自生电势进行了试验研究,具体分析了自生电势的特征频率,同时运用ＡＲＭＡ模型对自生电势信号进行了预测分析。结果表明：金属摩擦副自生电势的特征频率随外界气压（真空度）及载荷的改变而变化;自生电势具有较好的可预测性     

45^#钢／GCr15钢摩擦副的滚动磨损特性研究

通过对液压试验台夹具进行改造,研制了往复滚动试验装置,以实现对运动位移和表面摩擦力的精确控制。利用该装置考察了表面摩擦力变化对45^#钢／GCr15钢摩擦副滚动磨损特性的影响。结果表明：随着表面摩擦力的增加,钢的滚动磨损明显加剧,磨损机制亦发生变化。     

45~#钢/GCr15钢摩擦副的滚动磨损特性研究

通过对液压式试验台夹具进行改造 ,研制了往复滚动试验装置 ,以实现对运动位移和表面摩擦力的精确控制 .利用该装置考察了表面摩擦力变化对 45 #钢 / GCr15钢摩擦副滚动磨损特性的影响 .结果表明 :随着表面摩擦力的增加 ,钢的滚动磨损明显加剧 ,磨损机制亦发生变化 .     

C7046112轴承摩擦力矩的研究

本文在大气条件下就不同轴向载荷、转速和润滑剂对C_(7046112)轴承摩擦力矩的影响进行了研究。结果表明,轴承的轴向载荷与摩擦力矩之间不是单调上升的函数,而是呈周期性变化的关系。文章指出,在选择轴承优化参数时必须综合考虑,而不能一味地追求摩擦力矩越小越好。     

车轮钢滚动剥离摩擦磨损特性研究

在NENE-2型摩擦磨损试验机上利用往复滚动试验装置研究了不同滚滑状态下车轮钢的剥离摩擦磨损特性和碳含量对车轮钢滚动剥离磨损性能的影响.结果表明:在不同滚滑状态下摩擦副之间的摩擦力不同,平面试样的表面磨痕形貌随着不同的切向摩擦力而明显不同,随着切向摩擦力的增大滚动磨损机制亦发生改变,剥离磨损加剧且磨损深度变大,当相对滑动量增大到一定程度后,磨损表现为明显的剥层机制;碳含量对车轮钢的滚动磨损表面磨痕形貌影响显著,碳含量低时磨痕以犁沟为主,碳含量高时剥离磨损发生的概率增加.     

在油润滑条件下陶瓷对金属及金属对金属摩擦副摩擦磨损性能的研究

在油润滑条件下,用MHK-500环-块摩擦磨损试验机和弹簧加载磨损试验机就热压和无压烧结的Sialon陶瓷对金属,以及金属(GCr15钢和冷激铸铁)对金属摩擦副的摩擦磨损性能进行了试验研究。结果表明,不仅陶瓷对金属摩擦副的摩擦系数(在载荷>1000N时)比金属对金属摩擦副的低,而且陶瓷对金属摩擦副中的环、块磨损均比金属对金属摩擦副中的轻微。文章还就陶瓷的烧结工艺及其试块表面粗糙度对摩擦副性能的影响进行了讨论。热压烧结Sialon陶瓷的耐磨性能比无压烧结Sialon陶瓷的好,而前者对金属试环的磨损却比后者对金属试环的磨损严重,陶瓷试块的表面粗糙度越大,与之配副的金属试环的磨损越严重。作者认为,这是由于热压烧结Sialon陶瓷的致密度较高,故其耐磨性能较好,而无压烧结Sialon陶瓷具有一定的微小孔穴,这有利于润滑油的储存,因而可以降低对金属试环的磨损;陶瓷材料的硬度很高,其表面粗糙凸峰可以起磨粒作用而使金属试环发生磨粒磨损。     

烧结Fe3Al金属间化合物基摩擦材料的摩擦磨损性能研究

采用热压烧结方法制备了不同成分的Fe3Al金属间化合物基摩擦材料,考察了其物相、力学性能、抗氧化性及干摩擦磨损性能.结果表明,Fe3Al金属间化合物基摩擦材料密度低、强度高、抗氧化性好、摩擦系数稳定、高温耐磨性好;其在不同摩擦阶段的磨损机制存在差异,主要磨损机制包括磨粒磨损、塑性变形、裂纹萌生与扩展、微区脆性剥落及氧化磨损等.     

牙科用抗菌性金属烤瓷材料的摩擦磨损性能研究

采用口腔烤瓷制作工艺制备出添加和未添加抗菌剂的牙科用金属烤瓷材料,考察了2种金属烤瓷材料的力学性能,在Optimol SRV型摩擦磨损试验机上评价2种金属烤瓷材料在人工唾液润滑条件下与3种常用牙科修复材料对摩时的摩擦磨损性能.结果表明,添加质量分数为2%的抗菌剂,可以提高金属烤瓷材料的显微硬度、弯曲强度和断裂韧性,同时改善金属烤瓷材料的摩擦磨损性能,其磨损机理与偶件材料相关.含LZB-GC抗菌剂的金属烤瓷材料是临床应用中较为理想的牙科材料.     

摩擦副瞬时实际接触面积与动静过渡过程摩擦力的关系

摩擦副瞬时实际接触面积是描述摩擦过程的重要参数。接触电阻法是过去测量接触参数的常用方法。然而已经证明,接触电阻与接触面积不成比例,因而不能以接触电阻表征实际接触面积。研究结果表明,超声波是探测摩擦副实际接触面积的理想方法。作者通过试验确定了静态时正压力-实际接触面积-摩擦力的关系、相对滑动速度—接触面积的关系和接触面积—相对静止持续时间的关系等,并在此基础上又以摩擦副瞬时实际接触面积为主参数,描述了干摩擦下的动静过渡过程。