锯切过程中花岗石与金刚石间的摩擦效应

通过测量锯切力和计算锯切比能,获得了多种条件下的比能与单颗磨粒平均载荷的试验,从能量角度探讨了花岗石的锯石的锯切机理,并建立了单颗磨粒平均载荷与磨粒纵向切削面积平均值之间,单位宽度功率消耗与滑擦面积之间的对应关系。结果表明,锯切过程中能量主要消耗于花岗石与金刚石间的摩擦,由于单颗磨粒向切削面积平均值同时包含了磨粒切削深度与弧长的影响,更适用于描述锯切过程。锯切中锯切深度和材料去除率等因素的影响均可     

锯切花岗石过程中金刚石节块磨损特征及影响因素分析

在已有的节块磨损规律的基础上，对锯切花岗石过程中的金刚石及其固位载体－粘合剂的磨损规律进行了研究。通过实验，跟踪观察了不同金刚石节块在各种加工条件下的磨损状态。结果表明；金刚石的工作状态与节块的使用性能有良好的对应关系，金刚石的微破碎和完善晶型比例越高节块耐磨性越好；宏观破碎和脱落比例越高节块耐磨性越差。金刚石的粒度，含量，品级，粘合剂和金刚石的匹配以及锯切用量组合等均明显影响锯切效果。     

单颗金刚石磨削花岗石中力的离散单元分析及试验验证

对花岗石进行了单颗粒金刚石磨削试验.通过测量磨削力对单颗金刚石磨粒所承受的平均法向力和切向力进行了研究,讨论了主轴转速和单颗磨粒最大切削厚度与磨削力的关系.利用离散单元方法(DEM)构造了2种不同的花岗石数字模型,在此基础上对单颗磨粒磨削进行了模拟分析,分析结果与试验结果基本吻合.     

假肢接受腔-人体皮肤界面往复摩擦能量损耗的研究

利用万能材料试验机和多功能数据采集分析系统,在往复摩擦模式下模拟假肢接收腔-残肢皮肤穿戴界面,研究了不同切向力作用下两种常用的假肢接受腔材料与皮肤的摩擦能量损耗.结果表明:接受腔-皮肤界面往复摩擦过程中,随着切向力的增加,皮肤发生的弹性变形增大,皮肤摩擦前后的温差增加,摩擦过程中的能量损耗增大.接受腔材料表面结构直接影响着残疾人穿戴假肢的舒适性.相较于表面粗糙度较大的国内生产接受腔材料,表面粗糙度较小的进口接受腔材料降低了皮肤的摩擦能耗,减轻了皮肤的发热和变形,降低了皮肤损伤的风险,提高了与皮肤界面的适配性.     

CVD金刚石薄膜在水润滑条件下的摩擦磨损性能研究

采用偏压辅助增强热丝CVD法在硬质合金衬底上制备常规金刚石薄膜和超细晶粒金刚石薄膜,在往复式球-盘摩擦磨损试验机上考察金刚石薄膜在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,分别采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪和能谱仪分析金刚石薄膜的表面形貌特性、结构特征及其摩擦表面残余物质的组成.结果表明,常规金刚石薄膜和超细晶粒金刚石薄膜在水润滑下的摩擦系数分别约为0.25和0.22,超细晶粒金刚石薄膜对偶件的磨损率仅为6.94×10-6 mm3/(Nm),显示出优异的减摩性能,可作为良好的水润滑摩擦副涂层材料.     

单源低能离子束辅助沉积类金刚石薄膜摩擦性能的研究

目前，制备类金刚石薄膜的方法很多，然而其中的多数在沉积过程中都需要基本具有比较高的温度，这不不可避免地会对耐温性较差的材料造成损伤，或使机械零部件发生变形和尺寸变化，因此，利用单源低能离子束辅助沉积法制备了非晶碳薄膜，并且利用喇曼光谱和俄歇电子能谱研究了薄膜的结构，发现了其为无定形的类金刚石薄膜，薄膜中的碳原子成键主要ｓｐ＾２杂化键，研究表明，随着离子能量和束流的增大，薄膜的显微硬度，摩擦系数和寿     

利用摩擦纳米发电机的流体能量俘获研究新进展

环境中的流体 (包括气体和液体) 动能是十分丰富且重要的清洁能源之一, 流体能量可通过不同的能量俘获技术 (电磁发电技术、压电能量俘获技术) 被转化为电能并供人们使用. 自2012年王中林研究团队发明摩擦纳米发电机 (triboelectric nanogenerator, TENG) 以来, TENG已成为了最重要的能量, 俘获技术之一, 并应用于流体能量俘获研究中. 论文综述了当前用于流体能量俘获的摩擦纳米发电机 (fluidic energy harvesting TENG, FEH-TENG) 的研究现状. 介绍了 FEH-TENG 中摩擦电材料之间的电荷转移原理以及基本的工作模式. 在气流动能俘获方面, 流致振动 (如涡激振动、驰振、颤振和尾流驰振等)是一种有效的将流体动力转化为机械能的物理机制, 基于该机制, 总结了FEH-TENG在风能和流致振动能量俘获中的研究进展以及各类能量俘获结构. 液体动能俘获方面总结了 FEH-TENG 在波浪和雨滴能量俘获中的研究进展. 介绍了基于 FEH-TENG的混合能量俘获系统和摩擦电材料优化在提升FEH-TENG流体能量俘获效率方面的研究. 接着介绍了FEH-TENG在不同领域中的应用. 最后讨论了目前 FEH-TENG 在流体能量俘获中存在的问题并提出了一些展望. 论文工作有助于推动FEH-TENG在流体能量俘获领域的发展以及促进相关研究人员对该领域的认识.      

界面调控对类金刚石碳基薄膜/铜摩擦副摩擦学行为的影响

无氢DLC/金属铜摩擦副体系摩擦系数高且不易调控,调整DLC/金属铜摩擦界面从而降低其摩擦系数是亟待解决的问题. 本研究中通过制备含氢与无氢类金刚石碳基薄膜,采用试验分析与模拟计算结合的方法研究了不同氢含量碳基薄膜与铜配副的摩擦学特性并讨论了氢原子在摩擦界面对改善摩擦学性能所起的作用. 结果表明:摩擦界面的结构特性对于类金刚石碳基薄膜/铜配副体系摩擦学性能有非常重要的影响,氢原子可以通过减小摩擦副之间的黏着从而起到调节摩擦界面的作用. 通过向DLC中掺杂氢等钝化元素可有效调控界面处的相互作用从而调控体系摩擦学性能. 本研究方法为降低DLC/铜摩擦副体系摩擦系数提供参考.      

相对湿度对类金刚石薄膜摩擦磨损性能的影响

利用等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了含氢类金刚石薄膜,在球-盘摩擦磨损试验机上考察了相对湿度对薄膜摩擦磨损性能的影响,利用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪观察和分析其磨损表面形貌和化学状态的变化情况.结果表明,随着相对湿度增加,DLC薄膜的摩擦系数和磨损率增加.这主要是由于薄膜表面氧化作用所致.     

纳尺度下类金刚石(DLC)薄膜摩擦性能研究

类金刚石薄膜(DLC)作为保护涂层在磁存储系统和微/纳米机电系统(M/NEMS)等方面的应用十分广泛,但其在实际应用中存在着摩擦副的设计问题,本文中采用物理气相沉积(PVD)技术以金属Cr作为过渡层在硅基底上制备类金刚石薄膜,利用原子力显微镜,对类金刚石薄膜的表面特性进行表征,并研究针尖的力学性能对类金刚石薄膜摩擦学性能的影响.结果表明纳尺度下硅针尖和氮化硅针尖测得的摩擦力与法向载荷之间均呈线性关系,这说明针尖材料对类金刚石薄膜的摩擦性能没有影响.Si针尖的SEM图像表明:高载荷下,Si/DLC摩擦副的摩擦系数增加是由于Si针尖的磨损;而类金刚石薄膜的AFM图像表明:Si3N4/DLC摩擦副的摩擦系数增加是由于类金刚石薄膜表面的粗糙峰在高载条件下发生了塑性变形,DMT理论计算验证了我们的实验结果.因此,本研究对于类金刚石薄膜在实际应用中摩擦副的设计具有指导意义.     

磨削花岗石过程中钎焊金刚石磨损特征分析

通过跟踪测量金刚石磨粒出露高度及其磨损状态比例,分析钎焊金刚石在磨削花岗石过程中的磨损特征,利用三明治热电偶法测量工具-工件接触区的工件表面温度.结果表明,在所试验的钎焊工具中,金刚石磨粒主要以破碎磨损为主,约有44%的磨粒直接从完整状态产生台阶式宏观破碎,磨粒的宏观破碎均发生于磨粒与结合剂的结合部.磨削过程中工具-工件接触区的表面温度约为480 ℃,该温度不足以使金刚石磨粒产生石墨化.钎焊金刚石磨粒的出露高度越高,磨粒所承受的弯矩越大,弯矩增加以及工件对磨粒的剪切力是导致金刚石磨粒产生结合部破碎的主要原因.     

类金刚石碳膜的摩擦学特性及其研究进展

从类金刚石碳膜作为耐磨涂层的角度出发,综述了近年来国际上关于类金刚石碳膜摩擦学特性的大量研究,着重讨论了影响类金刚石碳膜摩擦学特性的主要工艺参数和因素,阐明了类金刚石碳膜与金刚石膜在性能上的差异,指出了类金刚石碳膜的发展现状和趋势。     

金刚石锯片在锯切过程中的受力与失效分析

对金刚石锯片在锯切过程中的受力及弧区内直接参与切削的金刚石数量进行了测量和估算,并分析了节块表面抛光和微破碎金刚石比例与锯片寿命和效率之间的关系,结果表明：单颗粒金刚石的受力远低于其静压强度;其低强度失效的原因是锯切过程中金刚石晶体内产生的热应力。     

花岗岩破坏过程能量演化机制与能量屈服准则

为了明确岩石破坏的能量演化特性，结合单轴实验和颗粒流程序获得花岗岩的细观力学参数，进行不同应力状态的花岗岩实验，研究不同围压下花岗岩破坏过程的能量演化机理并推导能量屈服准则。获得以下主要结论:花岗岩破坏过程中低围压下内部损伤出现较早而高围压较晚，表明低围压花岗岩内部损伤是渐进发展过程，而高围压下内部损伤一旦出现便快速发展破坏；高围压花岗岩峰值前一定应变范围弹性应变能基本保持不变，吸收的能量全部转化为耗散能，表明高围压破坏时花岗岩内部损伤程度严重；弹性应变能经历不断积累并达到弹性储能极限而后减小的变化过程，而弹性储能极限与围压之间存在线性变化规律，因此高围压下岩体开挖卸荷时极易诱发大量弹性应变能的急剧释放，引起围岩失稳甚至发生岩爆；花岗岩峰值破坏时的能量比与围压无关，为一定值；基于能量原理导出了能量屈服准则，该准则包含岩性参数和所有主应力，能够综合反映岩石破坏影响因素。     

钢轨-磨石相互作用的摩擦学模拟试验研究

设计了新型钢轨打磨摩擦试验机,实现了钢轨-磨石相互作用的摩擦学模拟试验,研究了不同打磨参数下的钢轨-磨石界面的摩擦系数、表面粗糙度、磨损量及硬度等变化情况.结果表明:随磨石粒度增加,打磨钢轨表面粗糙度和磨损量呈减小趋势;增加磨石转速导致摩擦系数和表面粗糙度减小,打磨钢轨磨损量和表面硬度增加;随打磨压力增加,摩擦系数和表面粗糙度呈减小趋势,但磨损量和表面硬度增加;打磨钢轨表面存在明显的犁沟,随磨石粒度减小犁沟变宽;所设计钢轨打磨摩擦试验机可用来评价不同参数下钢轨-磨石界面相互作用的摩擦学行为.     

动静组合加载作用下花岗岩破碎的分形特征

在分离式霍普金森压杆实验装置上进行了花岗岩破坏的动静组合加载实验.通过对受载后岩样破碎块度进行筛分统计,得到了该加载条件下岩石破碎的粒度分布.在此基础上,通过理论计算公式,进一步得到了相应的破碎分形维数,分别探讨了静载荷和冲击载荷对分维数的影响.结果表明,动静组合加载作用下花岗岩破碎分维值在2.0～2.8之间;相同静载不同动载下,花岗岩的破碎分维值与试样的应变率有关,随应变率增大而增大;而在相同冲击动载下,静载荷变化对分形维数的影响不大.     

矿物凸起在贝壳珍珠母界面中摩擦耗能机理的研究

论文建立了珍珠母矿物质板相对滑移时表面矿物凸起相互攀爬摩擦的理论模型,得到了界面等效摩擦性能可以表示为两个无量纲参数的函数:凸起高宽比α=A/l、凸起高度与板厚度比β=A/D.理论预测与有限元模拟结果对比,两者符合良好,验证了理论模型的有效性.通过理论和计算分析,得到以下结论:(1)矿物质板表面凸起的存在对板间界面摩擦...