PFPE脂润滑2Cr13钢摩擦副的真空摩擦磨损行为研究

利用销-盘式摩擦磨损试验机对PFPE脂润滑2Cr13钢摩擦副进行了不同滑动时间的真空滑动摩擦磨损试验.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分别对磨损表面的形貌、化学状态及润滑脂的结构和成分进行了系统分析.结果表明:随着滑动时间的增加,由微切削磨损、轻微腐蚀磨损向严重腐蚀磨损、轻度局部剥落继续向严重黏着磨损、严重局部剥落的严重复合磨损转变.在真空摩擦过程中PFPE润滑脂主要以物理退化为主,即润滑脂中基础油和增稠剂的相对比例发生变化.同时,PFPE润滑脂与2Cr13钢在摩擦过程中发生化学反应,生成具有催化作用的Fe F3.但由于所生成的Fe F3量较少,并未使PFPE润滑脂发生化学降解.     

一种氯苯基硅油的合成及其摩擦磨损性能研究

合成了一种甲基封端、侧基含五氯苯基取代基团的有机聚硅氧烷(CPSO),考察了CPSO的粘温性能、倾点、饱和蒸气压及热稳定性能.采用OptimolSRV型微动摩擦磨损试验机评价了CPSO及空间用润滑油全氟聚醚(PFPE)和磷嗪(X-1P)在常温常压下用于GCr15/CuSn合金摩擦副润滑剂的摩擦磨损性能;采用CZM型真空摩擦试验机评价了3种润滑油在真空条件下用于GCr15/CuSn合金和GCr15/9Cr18摩擦副润滑剂的摩擦磨损性能.结果表明:在真空和常温常压条件下,CPSO的减摩和抗磨损性能均优于PFPE及X-1P;与此同时,CPSO具有极低的饱和蒸气压、很低的热挥发损失以及较好的热稳定性和低温流动性.故其在空间飞行器械运动部件润滑领域具有广泛的应用前景.     

钼／全氟聚醚复合薄膜的制备及摩擦学性能研究

利用电子束蒸镀和浸涂技术在GCrl5轴承钢表面制备了钼／全氟聚醚复合润滑膜(Mo／PFPE)；利用接触角测定仪和X射线光电子能谱仪分析了复合润滑膜的表面性质和化学状态；采用DF—PM型动-静摩擦系数精密测定仪考察了复合薄膜的摩擦学性能，采用扫描电子显微镜观察分析了薄膜磨损表面形貌．结果表明，与金属Mo薄膜相比，Mo／PFPE复合薄膜同钢对摩时的摩擦系数显著降低，耐磨性能明显改善，Mo／PFPE复合薄膜同钢对摩时主要呈现轻微磨粒磨损特征．     

全氟聚醚羧酸铵离子液体的润滑性能及润滑机理研究

设计制备了三种全氟聚醚羧酸铵离子液体,在微动振动摩擦磨损试验机上考察了其在不同温度下对钢/铜锡合金以及钢/钢摩擦副的润滑性能,并与全氟聚醚(PFPE)和全氟聚醚羧酸(PFPEC)进行了对比. 通过测量接触角表征了所制备离子液体对金属表面的润湿性,通过测试摩擦试验过程中接触电阻的变化分析了摩擦过程中摩擦膜的变化;采用扫描电镜和X射线光电子能谱仪分别对磨斑表面形貌和元素状态进行了表征. 结果表明:作为钢/铜锡合金摩擦副的润滑剂时,全氟聚醚羧酸铵离子液体在常温下的润滑性能与PFPE和PFPEC相差不大,但在高温条件下表现出更为优异的减摩抗磨性能;而作为钢/钢摩擦副的润滑剂,其在常温、高温条件下均表现出优于PFPE以及PFPEC的减摩抗磨性能. 多种物理化学表征研究表明该类离子液体优异的减摩抗磨性能归因于其在金属表面优异的吸附性能以及稳定摩擦化学反应膜的形成.      

速度和载荷对脂润滑2Cr13钢离子渗氮层摩擦学行为的影响

利用销-盘式摩擦磨损试验机对不同速度和载荷条件下 PFPE脂润滑2Cr13钢离子渗氮层进行了系统的真空滑动摩擦磨损试验.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)分别对磨损表面的形貌、化学状态及润滑脂的成分进行分析.结果表明:随着载荷和滑动速度的增加,脂润滑渗氮层的磨损机制由轻微磨损向轻微复合磨损机制转变.在真空摩擦磨损过程中2Cr13钢离子渗氮层与PFPE润滑脂发生化学反应,并有FeF3生成,促进PFPE润滑脂发生降解,形成酸性的氟化物.增加载荷和速度会加速渗氮层与润滑脂之间的反应,进一步促进润滑脂的降解.     

在大气及真空中工作的电机电刷的磨损试验结果

航天器大上多数小型直流电机,至今只要求在真空环境中工作。但随着航天飞机的发展,小型传动电机必须在地面及空间环境中都工作。本文报导了评价小型直流电机电刷在大气及真空中的性能试验。根据研究和对销售者的调查,选出13种候选的电刷材料。将永磁电机与并励电机耦联起来,用以考察每种电刷材料。监测了在大气及真空中工作时的电机性能,并在每个试验间隔测量了电刷的磨损。在13种最初的候选材料中,有2种不能加工成电刷,3种呈现出高磨损,剩下的8种是可以采用的。其中有一种材料比其它的要好得多。因此在很多航天器中有可能使用本来就简单、便宜的电刷电机来代替复杂的无刷直流电机。但在任何特殊应用之前,这些成功的候选材料还要作进一步的鉴定性试验,如振动、温度试验等。     

临近空间大气密度时空扰动规律及建模研究

大气密度是飞行器能源动力设计、飞行控制中的重要输入参数. 近年来, 多项研究发现, 对于临近空间高层大气, 常用经验模型如USSA-76, NRLMSISE-00的密度预示值偏大. 另外, 随着飞行器精细化设计趋势, 要求经验模型可预示不同纬度、昼夜和季节条件下的密度特性. 基于此, 本文利用卫星观测数据全面分析了临近空间大气密度随纬度、地方时、日期的变化规律, 包括变化模式和变化幅度. 纬度、日期引起的变化幅度大于地方时引起的变化幅度. 纬度、日期引起的密度变化在不同高度范围表现出不同模式; 变化幅度在78 km附近达最大值, 在22 km和92 km附近达局部极小值. 地方时引起的密度变化随高度递增. 根据大气密度的时空变化特性, 本文提出了临近空间大气密度的时空扰动模型, 该模型能描述临近空间大气密度及其随纬度、地方时、日期的变化规律. 与以往经验模型相比, 时空扰动模型可更好地描述不同高度下密度的时空变化规律. 在相同误差带条件下, 本文模型的置信度明显优于NRLMSISE-00. 本文建模方法合理, 模型结果对临近空间飞行器设计有应用价值.      

亚微米颗粒在汇作用下运动机理的实验研究

当前,城市空气质量的不断恶化,引起了公众的普遍性关注.空气中的悬浮颗粒物,是城市大气环境重要污染源之一,其分布、运动及扩散规律已成为科学领域的研究热点.与连续流体不同,大气中的悬浮颗粒物是离散的,确定颗粒运动的模型是研究大气细微颗粒污染问题的关键.本文拟研究小空间静稳空气中亚微米级颗粒在汇作用下的运动规律,并构建其运动模型.在密闭实验空间中通过燃烧生成亚微米颗粒,利用静电吸附装置模拟颗粒汇,并通过粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)实验和激光多普勒测速仪(lasser Doppler velocimeter,LDV)实验技术测量分析不同空间内亚微米颗粒在大气中的热运动速度和在汇作用下的运动规律,并推导出颗粒物的速度分布经验公式.结果显示:粒子在汇作用下的运动与连续流体汇运动规律类似,但在小空间内颗粒的运动不满足流体连续方程;说明在无气流夹带输运情况下,利用汇作用及颗粒的扩散而发展的颗粒净化技术是可行的.     

电磁场作用下菜籽油的摩擦学性能研究

使用改进后的四球摩擦磨损试验机考察了不同电磁场强度和不同载荷条件下菜籽油的摩擦学性能,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨斑的表面形貌及表面典型元素的化学状态,并对摩擦学机理进行了初步探讨.结果表明:在所考察的工况下,电磁场有利于改善菜籽油的抗磨减摩性能,其强度越大,对菜籽油抗磨减摩性能的改善效果越好;电磁场通过促进吸附膜的吸附作用和O元素与金属表面作用,有利于在磨斑表面生成更厚、更致密的摩擦化学反应膜,从而增强了菜籽油的抗磨减摩性能;不同强度的电磁场可能会改变长链菜籽油分子在摩擦界面的吸附形态而影响其减摩性能.     

材料磨损机理的超声显微镜研究

利用超声显微镜观察了大气等离子涂Ａｌ２Ｏ３－４０％ＺｒＯ２涂层的磨损过程,研究了塑性材料和脆性材料在磨损机理方面的差别,并通过扫描电子显微镜对其中以验证。     

碳酸钙纳米颗粒复合超分子凝胶润滑剂的摩擦学性能研究

采用碳酸钙纳米颗粒与全氟聚醚型超分子凝胶复合得到了一种新型的纳米颗粒复合超分子凝胶润滑剂. 超分子凝胶具有错综复杂的网络结构,有效地提高了碳酸钙纳米颗粒在全氟聚醚润滑油中的分散稳定性. 此外,碳酸钙纳米颗粒作为添加剂极大地提高了超分子凝胶的润滑性能,使其表现出较好的耐高温性能,以及较高的承载力. 采用差式扫描量热仪、热重分析仪和流变分析仪对该复合润滑剂的热力学性能进行表征,结果显示该复合润滑剂具有很好的热稳定性以及较好的力学性能. 最后,通过X射线光电子能谱(XPS)对其摩擦机理进行表征,结果表明碳酸钙纳米颗粒复合超分子凝胶润滑剂优异的摩擦学性能可归因于碳酸钙纳米颗粒在摩擦副表面形成了易剪切的薄膜,以及小尺寸的纳米粒子在摩擦过程中对摩擦表面进行的自修复效应.      

硬盘润滑剂性能及其对磁记录系统动力学特性的影响研究进展

就磁记录硬盘润滑剂的种类、分子结构及其物理化学性质进行了总结，阐述了磁盘表面润滑剂的设计准则、键合机理、分散特性、降解机理、摩擦磨损特性及添加剂的作用，同时分析了润滑剂对磁记录硬盘动力学特性的影响，并就硬盘润滑技术的研究和发展方向提出了建议。     

Magnetohydrodynamic lubrication theory for a cylindrical bearing

Liquid metal, which is a conductor of electric current, may be used as a lubricant at high temperatures. In recent years considerable attention has been devoted to various problems on the motion of an electrically conducting liquid lubricant in magnetic and electric fields (magnetohydrodynamic theory of lubrication), Thus, for example, references [1–3] study the flow of a conducting lubricating fluid between two plane walls located in a magnetic field. An electrically conducting lubricating layer in a magnetohydrodynamic bearing with cylindrical surfaces is considered in [4–8] and elsewhere.The present work is concerned with the solution of the plane magnetohydrodynamic problem on the pressure distribution of a viscous eletrically conducting liquid in the lubricating layer of a cylindrical bearing along whose axis there is directed a constant magnetic field, while a potential difference from an external source is applied between the journal and the bearing. The radial gap in the bearing is not assumed small, and the problem reduces to two-dimensional system of magnetohydrodynamic equations.An expression is obtained for the additional pressure in the lubricating layer resulting from the electromagnetic forces. In the particular case of a very thin layer the result reported in [4–8] is obtained. SI units are used.     

Rheology and birefringence of Fomblin YR at very high shear rates

The rheological and structural properties of perfluoropolyether (PFPE) lubricant films including viscosity, shear stress, and birefringence were measured at relatively low to extremely high shear rates using a rotational optical rheometer. The viscosity of various films with different thicknesses exhibit Newtonian behavior up to a shear rate 1 × 10⁴ s⁻¹, with a transition to shear-thinning behavior obvious at higher shear rates. Birefringence of these films was also measured for the first time, and these results indicate chain alignment with shear in the shear-thinning regime. The shear rate at which alignment occurs is similar to that of the onset of shear thinning. This correlation between chain alignment and shear thinning provides direct evidence that the ability of PFPEs to lubricate hard drives at high shear rates is a direct consequence of the ability of the applied shear field to align the molecules on a molecular level.     

Effect of a Magnetizable Surfactant on the Motion of a Liquid Film on the Horizontal Surface

The motion of a thin liquid film of viscous incompressible fluid on the horizontal surface in the presence of a magnetizable surfactant on the free boundary in the external inhomogeneous magnetic field is investigated. Surfactant diffusion along the free surface and the dependence of the surface tension on the magnetic field strength are taken into account. The system of evolutionary equations is derived in the lubricant approximation and steady-state film flows and their stability in the case of constant film thickness and constant surfactant number density are investigated with regard to the Marangoni effect.     

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     

多维磁浮柔性转子控制系统分岔与控制器设计

讨论了多维悬浮柔性转子控制系统局部及全局分岔问题,首先建立了该复杂系统动力学模型,应用中心流形和求规范形综合方法,得到此系统非半简双零特征值问题的规范形及其普适开折,并进一步讨论了此控制系统的分岔 行为（余维二分岔）及稳定性;给出了为实现稳定控制,控制器参数、转子系统结构参数的相互关系及稳定控制域,即给出分岔 参数条件、分岔曲线、转迁集,最后,给出此柔性转子控制系统的数值仿真结果。     

评价半流体润滑剂性能的齿轮台架

作者对全尺寸功率流封闭式齿轮试验台架成功地进行了改进和完善,发展了一种测试方法齐全、测量精度高的齿轮试验台架与测试系统,并以其进行了00~#半流体润滑脂、50~#机械油等润滑时啮合齿面间的油膜电压、齿轮传动效率、减速器的振动和噪声、润滑剂的温升和抗磨性能等多方面的对比分析和评价。结果表明,这种全尺寸齿轮试验台架与测试系统对半流体润滑剂性能的评价分析是可靠的,适合作为各种半流体润滑剂性能的全尺寸试验台架推广应用。