用外加压控制摩擦力的机理与技术：Ⅰ.摩擦自生电势与摩擦力的相关性…

用外加电压控制金属摩擦损是摩擦学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热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。     

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     

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。     

电摩擦现象--电场对金属/陶瓷摩擦行为的影响

探讨了利用调节外加电场改变金属／陶瓷摩擦副摩擦行为的可行性及通过在线反馈控制外加电压的大小实现摩擦系数主动的控制的可能性。试验发现,在硬脂酸锌乳化液润滑条件下,施加数十伏的外加直流电压,由三氧化二铝、石英玻璃等陶瓷材料与钢、黄铜、不锈钢等构成的滑动摩擦副的摩擦系数发生显著变化,变化幅度与所加电压的大小、极性以及金属材料的种类有关。初步分析表明,发生这种电摩擦现象的原因在于摩擦副表面特别是金属表面吸     

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     

磁场下2种羰基铁磁流变液的摩擦磨损特性

本文采用改进后的四球摩擦磨损试验机,考察了羰基铁磁流变液在外加磁场条件下的摩擦磨损行为,并比较了有场和无场条件下磁流变液的摩擦系数变化情况。结果表明：外加磁场能使磁流变液的摩擦系数显著增大,且磁流变液的摩擦系数随磁场强度的增加呈现出增大的趋势;钢球磨斑形貌由圆形或椭圆形变为近似矩形,磨痕变浅;无场条件下,系统的摩擦磨损形式是钢球、磁性颗粒、钢球之间的三体磨损;外加磁场时,磁流变液的摩擦磨损形式发生改变。     

织造中碳纤维束间的摩擦磨损试验模拟

织造过程中碳纤维束的摩擦磨损会导致成型后复合材料制件的机械性能下降. 采用自制的试验装置模拟织造过程中经纬纱线间的相互作用,研究了法向负载、预加张力和摩擦速率对碳纤维束摩擦磨损行为的影响. 结果表明:碳纤维束的摩擦系数随着法向负载的增加而减小,其磨损程度随着法向负载的增加而增大,相对应的碳纤维束拉伸断裂强力也逐渐下降;碳纤维束的摩擦力和摩擦系数因实际摩擦接触面积的变化随预加张力的增加而增大;摩擦速率的增加几乎不影响碳纤维束的摩擦力和摩擦系数,但延长了其测试值达到稳定所需的周期数.      

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.     

外加电压对三氧化二铝／黄铜摩擦副摩擦的主动控制试验研究

研究了用外加电压法对三氧化二铝／黄铜摩擦副的低速滑动摩擦行为进行主动控制的技术．结果表明：通过合理选择控制算法中的步长参数，能使摩擦系数的波动幅度得到有效控制；摩擦系数预定目标值与实测值之间的误差可控制在 ３％ 之内，即摩擦系统能够达到较高的控制精度．由初始值到达目标值所需过渡过程的长短与控制算法中的步长参数有关，试验中稳定系统的过渡过程约为 １０～３０ ｍ ｉｎ．上述结果显示，用外加电场的方法来主动控制摩擦是可行的     

电控摩擦离合器的初步实验研究

以十二烷基磺酸钠水溶液作为润滑液,以石墨作为辅助电极,以氮化硅／黄铜摩擦片组成摩擦副,考察了自行研制的电控摩擦离合器试验台的工作特性及摩擦力矩对外加电场响应特性。结果表明,当外加电压从OV增加到20V时,电控摩擦离合器的摩擦力矩增大约2倍,摩擦力矩随外电压变化的响应时间约为3s。据此可以认为,电控摩擦技术可望应用于摩擦传动装置。     

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。     

外加电场对边界润滑条件下钢—钢摩擦副摩擦磨损性能的影响

利用球－盘式摩擦磨损试验机,考察了钢－钢（ＳＵＪ２／Ｓ４５Ｃ）摩擦副在不同润滑剂润滑下的摩擦磨损性能及外加电场对摩擦磨损性能的影响。结果表明：施加电压,特别是改变电压极性可使摩擦副的摩擦磨损性能发生很大变化,而电场及其极性对摩擦磨损性能的影响效果取决于润滑剂及边界润滑膜的性质。     

摩擦磨损的接触界面势垒理论研究

根据系统和能量的观点,从摩擦界面的微观相互作用出发,提出摩擦磨损的接触界面势垒理论,研究接触界面势垒和标准接触界面势垒的计算方法,并推导出摩擦力、摩擦系数以及粘着磨损量的计算公式.研究表明,界面的摩擦磨损性能取决于接触界面势垒的大小和分布,用标准接触界面势垒作为表征摩擦副材料摩擦磨损特性的指标具有较好的独立性和稳定性.利用已有的实验数据进行计算,结果与超高真空原子力显微镜实验结果基本符合,验证了所提出理论和方法的可行性.     

一种自润滑陶瓷摩擦磨损性能的研究

采用热压成型工艺制备了Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷材料,测试了其机械性能,并在MRH-3型摩擦磨损试验机上研究了其在室温下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析了磨损表面形貌,进而研究了其摩擦磨损机理.结果表明:当CaF2含量为10%时,Al2O3/TiC/CaF2材料具有较好的力学性能;Al2O3/TiC/CaF2材料的摩擦系数随CaF2含量、载荷和速度的增加而降低;Al2O3/TiC/CaF2材料在高速摩擦条件下能够在磨损表面形成一层固体润滑膜,正是由于这层膜的存在使得其在高速、高载荷下具有较低的摩擦系数,而低速下其磨损机理主要是磨粒磨损,很难形成较完整的润滑膜,由于机械应力和热应力的共同作用,自润滑膜在反复摩擦下产生裂纹,从而导致其破坏.     

GM-3摩擦衬垫动态滑移过程中的摩擦机理研究

采用GM-3摩擦衬垫与高强度透明钢化玻璃为摩擦副,在Rtec摩擦磨损试验机上进行往复滑动摩擦试验,使用高速显微摄像仪(VW9000)对接触摩擦界面进行实时原位观测,并利用灰度法计算接触界面的实际接触面积,探究GM-3摩擦衬垫的磨损机理.结果表明:GM-3摩擦衬垫的摩擦系数与实际接触面积呈正相关关系;其初期磨损机理主要为磨粒磨损和黏着磨损,后期为疲劳磨损和黏着磨损;初期磨粒磨损会导致摩擦系数增加;卷筒状磨屑生成过程中摩擦系数变大,随后细小的磨屑聚集尺寸变大,数量变少,摩擦系数趋于稳定.     

不同温度下半金属摩擦材料的摩擦磨损性能研究

利用Ｄ－ＭＳ型定速摩擦试验机,考察了２种润滑相对半金属摩擦材料摩擦系数和磨损率随温度变化的影响情况,并采用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线能量色散谱等（ＥＤＡＸ）分析了２种复合摩擦材料中各组分对摩擦磨损性能的交互作用,揭示了半金属摩擦材料摩擦磨损的特性和机制。     

金属滑动接触的滑移线场理论之发展现状

本文综述介绍了金属滑动接触的滑移线场理论的基本原理及其发展现状。该理论以一个硬质楞在较软金属表面的滑动作为金属滑动摩擦的基本模式,用滑移线场分析方法考察了滑动过程中的应力和应变,导出了摩擦系数的计算公式,揭示了在粘着理论中被隔离开来的粘着与犁削之间的内在联系。试验结果与理论计算结果有较好的一致性。该理论还提出了非疲劳磨损与疲劳磨损的不同变形和断裂机制,揭示了Archard磨损系数与微凸体发生疲劳断裂的临界受荷周期数之间的定量关系。文章还对该理论的进步意义及其发展趋势作了简要的评述。     

A Linearized Method to Measure Dynamic Friction of Microdevices

We propose and evaluate a linearized method to measure dynamic friction between micromachined surfaces. This linearized method reduces the number of data points needed to obtain dynamic friction data, minimizing the effect of wear on sliding surfaces during the measurement. We find that the coefficient of dynamic friction is lower than the coefficient of static friction, while the adhesive pressure is indistinguishable for the two measurements. Furthermore, after an initial detailed measurement is made on a device type, the number of trial runs required to take the data on subsequent devices can be reduced from 200 to approximately 20.