轴向柱塞泵柱塞副的摩擦学特性及其表面织构化研究进展

【目的】为提升柱塞泵的性能、寿命与安全运行提供参考。【方法】从理论计算及仿真的角度综述了柱塞副的油膜特性,针对其厚度场、压力场和温度场进行了分析,概述了柱塞副的摩擦学特性、润滑介质和匹配材料对其摩擦学行为的影响,列举了具有更低磨损率的柱塞副匹配材料,阐述了表面织构的润滑减摩机理及表面织构的形状、面积率和尺寸及分布方式等因素对柱塞副摩擦学性能的影响。【结论】轴向柱塞泵是液压装备的核心元件,被称作液压系统的“心脏”。柱塞泵关键摩擦副服役状态下的磨损严重威胁着装备的可靠运行和长寿命服役安全,更是制约柱塞泵发展和应用的技术瓶颈。柱塞副是轴向柱塞泵中数量最多、最为关键的摩擦副之一,其摩擦学性能直接决定了柱塞泵的服役寿命。当柱塞副油膜润滑不良时,轴向柱塞泵会严重损坏。     

织构化的铝合金表面摩擦学特性研究

本文利用精密加工方法在铝合金表面加工出不同的织构,通过摩擦磨损试验研究了表面织构形态对试样动压润滑、摩擦磨损特性的影响。结果表明,铝合金表面织构化可以有效地改善其摩擦学特性。条纹状织构深度越深,动压润滑效果越好,摩擦系数越小,磨损深度越浅;当网状织构夹角由小变大时,试件表面摩擦系数呈现抛物线变化,磨损深度随之增大。     

激光表面织构技术在球墨铸铁凸轮表面的应用试验研究

以某排放型单缸柴油机油泵凸轮为研究对象,对其表面进行激光微织构加工,通过发动机台架耐久性试验和表面磨损量检测考察织构化凸轮的耐磨性以及对发动机可靠性的影响,并论证球墨铸铁代替钢作为凸轮材料的可行性。研究结果表明:经过300 h全速全负荷的耐久性试验,球墨铸铁型激光微织构凸轮,其表面磨损量仅2 m左右,相对于非织构区域,激光加工区域附近的硬度明显提高,耐磨性能得到有效改善;同时样机的动力性能、排放性能以及经济性能都保持良好,未出现功率缺失等不良现象,验证了球墨铸铁型织构凸轮的可靠性。     

织构滑移表面对滑块轴承摩擦学性能的影响

为了揭示表面织构对轴承摩擦学性能的影响以指导轴承微织构的优化设计,采用速度滑移边界表征表面织构宏、微观相互作用的综合效果,并将其施加到有微织构的轴承表面,研究了织构的分布位置、面积等宏观参数对滑块轴承摩擦阻力和承载能力的影响规律.分析结果表明:表面织构可以降低轴承的摩擦阻力,且织构面积越大减阻效果越显著;低速时减阻能力与织构分布位置无关,高速时织构越靠近出口减阻效果越好;表面织构的分布位置对轴承承载能力的影响显著且复杂,特别是无量纲织构区域的起始点和终止点的位置;轴承表面完全织构化将显著降低承载能力;表面织构位于进口时可以提高承载能力,位于出口时将会降低承载能力.上述结果说明合理的表面织构设计可以有效提高轴承的摩擦学性能.     

面接触摩擦副交叉网纹表面形貌对摩擦特性的影响

表面形貌的微观结构对摩擦性能有很大的影响,文章以中碳钢和表面加工有交叉网纹的纯铜为摩擦副配对材料,采用端面摩擦磨损实验研究了在面接触及油润滑条件下交叉网纹表面形貌对摩擦特性的影响.研究结果表明:交叉网纹对减小表面摩擦系数和摩擦温升存在积极作用,最优的网纹微造型参数是网纹深约5μm、网纹宽50 μm和网纹间距1mm,在此...     

球墨铸铁预处理对表面激光重熔层开裂倾向的影响

对球墨铸铁表面激光重熔过程中的重熔层开裂倾向及影响因素进行了详细的研究,通过对基体分别进行正火、淬火 回火后进行激光表面重熔的对比试验,考察了在相同的激光重熔工艺参数条件下进行表面重熔处理,发现球铁激光重熔处理前的预处理工艺对重熔过程中的重熔层开裂倾向影响很大。试验结果表明,预处理可以改变激光重熔时热影响区的大小、相变产物的显微组织形态,从而导致对重熔层相变应力的分布与大小,进而影响到激光重熔层的开裂倾向。为制定球铁激光重熔预处理的最佳工艺规范提供依据。     

表面织构对巴氏合金轴承材料摩擦学性能影响

为了改善滑动轴承混合润滑时的摩擦学性能,在锡基巴氏合金表面加工出矩形阵列和发射线阵列的圆坑织构.采用销-盘式摩擦实验机和数值模拟对织构的润滑性能及机理进行分析,研究不同滑动速度和载荷下表面织构的摩擦系数,并数值模拟了表面织构的油膜压力分布.实验结果表明:表面织构能降低混合润滑的摩擦系数.随着滑动速度的增加,表面织构的减摩性能更佳;但是随着接触压力的增加,表面织构的减摩性能降低.相对于发射线阵列织构,矩形阵列织构的摩擦系数更低并且稳定性更好.面密度为8.6%的矩形织构阵列(3#)具有较优的摩擦学特性,在滑动速度0.3m/s、载荷5.0 MPa下的摩擦系数为0.015.模拟结果表明:相对于发射线型阵列织构,矩形阵列织构的油膜压力分布能减小润滑油泄漏,从而获得较好的摩擦学特性.     

表面织构摩擦副间油膜剪切空化特性

为避免摩擦副间油膜空化影响剪切特性,导致油膜动力传递失稳,对表面织构油膜剪切空化特性进行研究.首先,建立摩擦副间油膜流场的三维CFD模型,对不同织构类型、织构率条件下油膜剪切空化过程进行仿真模拟;其次,分析油膜空化体积分数变化规律及空化形态演变规律;第三,对油液及空化气体进行速度场分析,得到油液及空化气体流动规律;第四...     

NaOH溶液浓度对激光刻蚀多晶硅片表面织构的影响

利用扫描电镜表征硅片样品的表面形貌,用光谱仪测试硅片的反射率,并且用少子寿命测试系统测试硅片电学性能,研究了在进行多晶硅太阳能电池表面织构过程中NaOH溶液浓度对其的影响,结果表明:NaOH溶液浓度选择10%时,有效清除多晶硅片表面缺陷的同时,硅片表面织构减反射效果显著,并能兼顾硅片电学性能。     

The effect of laser surface texturing on the tribological performance of different Sialon ceramic phases

A tribological performance was carried out on different types of hot press Sialon ceramics regarding the phases, i.e., the α-Sialon phase, the β-Sialon phase, and the α/β-Sialon composite phase. The different phases of Sialon ceramics were analyzed by XRD patterns. For the tribological performance, the Sialon ceramics were laser textured and the starved lubrication method was applied with different dimple pitches under a load of 10 N at room temperature. The material having a dimple pitch of 200 mm shows the lowest coefficient of friction. The α/β-Sialon composite phase shows the least coefficient of friction i.e. 0.04 and 0.1 for the textured and polished(without being textured) samples, respectively. The Sialon ceramics show mild wear and therefore, the wear rate of the steel ball(mating partner) was taken into account for the wear analysis. The α-Sialon phase having a higher hardness shows the least wear in comparison to the α/β-Sialon composite phase and the β-Sialon phase.     

钛合金表面织构的光纤激光加工多参数耦合研究

针对钛合金作为生物医用材料具有耐磨性差、表面容易划伤等缺点,采用光纤激光表面织构提高其抗磨性能.因诸多激光工作参数共同制约其加工效率,对钛合金TC4进行多参数耦合实验研究,提出了一套适用于凹坑形和凹槽形两种表面图案的理想工作参数组.实验结果表明,该参数组能有效地提高表面织构的精度和速度.     

球墨铸铁中渗碳体球化的影响

The research aims to provide an alternative to austempering treatment of ductile cast iron with a simple and cost-effective heat-treatment process. This goal was accomplished by applying a simple one-step spheroidization heat treatment to the as-cast ductile iron, which would normally possess a coarse pearlitic microstructure to a significant extent. Spheroidization experiments involving isothermal holding below the lower critical temperature (A1) were conducted followed by standard mechanical testing and microstructural characterization for an experimental ductile iron. After improving the spheroidization holding time at a given temperature, the work shows that the ductility and toughness of an as-cast ductile iron can be improved by 90% and 40%, respectively, at the cost of reducing the tensile strength by 8%. Controlled discretization of the continuous cementite network in pearlitic matrix of the ductile iron is deemed responsible for the improved properties. The work also shows that prolonged holding time during spheroidization heat treatment leads to degradation of mechanical properties due to the inhomogenous microstructure formation caused by heterogeneous decomposition and cementite clustering in the material. The main outcome of this work is the demonstration of ductile cast iron’s necking behavior due to spheroidization heat treatment.     

轴压荷载下带延性铸造连接件的防屈曲支撑的力学性能

为了改善传统梁柱节点焊接残余应力较高的状况,对5个不同参数的带延性铸造连接件的防屈曲支撑进行轴压加载试验研究,分析铸造连接件耗能段长度、耗能板宽厚比、加劲肋宽厚比等参数对试件承载力、延性、刚度等力学性能的影响.结果表明:带延性铸造连接件的防屈曲支撑具有良好的承载力、延性及刚度,其承载力与连接件的耗能段长度、耗能板宽厚比成正比.这种新型支撑将结构的非弹性变形集中在延性铸造连接件上,保护了结构其余构件的安全,提高了结构的塑性变形能力.     

提高高磷铸铁耐磨性的表面镍基激光合金化

通过对高磷铸铁表面进行以镍基合金粉末为主的激光合金化处理，调整铸铁表面层中的成分、组织与结构，探讨激光表面合金化层的硬度与耐磨性．实验结果表明，在激光功率为１．５ｋＷ，扫描速度为５ｍｍ／ｓ时，镍铬硼硅粉末能很好地溶于基材之中，形成明显的合金层与过渡区，溶入的合金元素大多以化合物或固溶体的形式存在，合金层与基材结合良好，未见宏观及微观裂纹，表面硬化层的硬度值大幅度提高，并使耐磨性提高５～７倍．     

激光微织构泡沫铜的氧化铜纳米线制备及其光催化性能研究

本文采用激光织构与热氧化法相结合,以泡沫铜为基底制备具有微阵列结构的氧化铜纳米线(CuO NWs).采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对样品表面形貌及成分进行表征,讨论激光织构表面微结构对氧化铜纳米线生长的促进作用,设计不同的加工参数研究激光织构对氧化铜纳米线生长的影响,并通过光催化降解甲基橙溶液考察了CuO NWs的光催化性能.实验结果表明,经过激光织构的泡沫铜能增大纳米线的生长面积,提高样品表面氧元素的含量,有效地促进生长过程中氧化铜纳米线长度和密度的提高.不同的激光参数对纳米线的生长产生一定影响,具有良好的调控作用.CuO NWs光催化降解甲基橙的降解率可达97%,循环测试5次后的降解率仍可保持在96%,可见其稳定性良好,而且其片状结构更易回收,重复利用率高,具有优异的光催化性能.     

Effect of upper contact line on sliding behavior of water droplet on superhydrophobic surface

With a low surface energy, high apparent contact angle(>150°) and low sliding angle(<5°), superhy- drophobic surface has recently been attracting a great deal of attention. The true factor determining the sliding angle still remains unclear. In this paper, various superhydrophobic silicon surfaces with pillars are fabricated by photolithography and hydrophobized with octadecyltrichlorosilane (OTS). Relations between sliding angles and micro-structured surfaces are being investigated in detail with 10 mg wat...     

渗硼对球墨铸铁组织和耐磨性能的影响

为了提高球墨铸铁件的使用性能和使用寿命,对球墨铸铁进行了固体渗硼处理实验。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了渗硼层的厚度和渗硼层的组织,并测定了渗硼层的显微硬度,研究了渗硼对球墨铸铁耐磨性的影响。结果表明：球墨铸铁经渗硼处理后,其渗硼层由Fe2B单相组成,渗硼层呈齿状嵌入基体中。渗硼层的厚度随时间延长而增加。球墨铸铁经渗硼处理可获得较高的表面硬度,可达6.49 GPa。渗硼处理能明显改善球墨铸铁的耐磨性,是球墨铸铁的相对耐磨性的2.45倍。