相对湿度对磁场下45钢摩擦学性能与表面氧化的影响

电磁制动和电磁弹射是典型磁场条件下的摩擦学系统.相对湿度对其摩擦学性能和摩擦稳定性有重要影响.本文中研究了湿度对磁场下45钢自配副的摩擦磨损性能的影响，通过摩擦表面形貌演化分析了摩擦机理和磨损机制的转变，利用能量色散光谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)表征了摩擦表面铁元素的氧化程度和氧化形式.结果表明：随着湿度增加，磁场下45钢自配副的摩擦系数单调增加，磨损率先增加后减少，30%RH为转变点；10%～70%RH范围内随湿度增加，摩擦表面的氧化程度升高，氧铁比变化率下降，表面Fe²⁺占比增大，OH^-占比减小；70%RH时铁氧化物的水合物析出，氧的存在形式由OH^-向FeO_x·H₂O转化.     

碳钢表面微弧氧化膜的制备及摩擦磨损性能研究

在碳钢表面利用微弧氧化技术分别在以铝酸盐和硅酸盐为主的电解液体系中制备了氧化膜.用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究了两种氧化膜的结构、元素含量及分布和相组成;用往复摩擦试验机评价了氧化膜的摩擦磨损性能,并对膜层和对偶表面的磨痕进行了表征.结果表明:铝酸盐体系中制得的微弧氧化膜主要由Fe3O4和铁铝尖晶石(Fe Al2O4)组成,而硅酸盐体系制得的微弧氧化膜成膜元素为Fe、Si和O,并且以非晶态存在.干摩擦条件下,铝酸盐体系中制备的微弧氧化膜具有比硅酸盐体系中制备的微弧氧化膜更低的摩擦系数和磨损率,这是由于铝酸盐中制备的氧化膜含有的Fe3O4在摩擦过程中向对偶发生了一定程度的转移,起到了减摩抗磨的作用.     

二硫代二苯甲酸二异辛酯作为铜、铝合金润滑剂的摩擦学性能及机理研究

以具有特殊双硫醚结构的二硫代二苯甲酸和异辛醇为原料合成了酯类润滑油二硫代二苯甲酸二异辛酯(Phe-S-C_i8).采用微动摩擦磨损试验机对其在不同摩擦副上的润滑性能进行评价，使用X射线光电子能谱及扫描电镜对磨斑表面形貌及元素状态进行了表征，对影响其摩擦学性能的因素进行了深入探究.研究结果表明，与参照样1088和Phe-3C_i8相比，Phe-S-C_i8具有更好的氧化安定性及热稳定性，其作为钢/铜摩擦副的润滑剂，具有一定的减摩抗磨效果；作为钢/铝摩擦副的润滑剂，具有较好的减摩抗磨性能.Phe-S-C_i8在以上两种摩擦副上表现出显著优于参照样的极压承载能力.通过对磨斑表面元素进行分析可知，Phe-S-C_i8在钢/铜摩擦副上的减摩抗磨性能主要归因于润滑剂分子在摩擦副表面的物理吸附作用，其在钢/铝摩擦副间的减摩抗磨性能主要归因于Phe-S-C_i8与摩擦界面间的化学反应.     

ZrO_2纳米微粒的制备、表征及作为MACs添加剂的摩擦学性能

制备了氧化三辛基膦表面修饰的油溶性ZrO2纳米微粒,用透射电镜(TEM)、X-射线衍射仪、红外光谱仪对其进行表征,研究了其作为多烷基环戊烷(MACs)添加剂的摩擦学性能及润滑机理.结果表明:ZrO2纳米微粒粒径大约为7～8 nm,分布比较均匀,无明显团聚,在非极性溶剂中能很好地溶解和稳定分散;作为MACs添加剂,在摩擦过程中,无机ZrO2纳米微粒以沉积膜形式沉积在摩擦副表面,有机修饰剂中的活性P元素在摩擦副表面发生了化学反应,形成了FePO4极压润滑膜,ZrO2沉积膜和FePO4极压润滑膜的协同作用起到了良好的抗磨和抗极压作用.     

天然矿物微粉润滑添加剂对钢摩擦副的自修复效应

通过超细研磨的方法制备了1种复合矿物微粉,采用RFT-Ⅲ型往复摩擦试验机评价了其作为润滑油添加剂对钢摩擦副的自修复效应,借助扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)及纳米压痕仪(Nano indenter)对磨损表面及截面进行了表征,探讨了其减摩抗磨机理。结果表明：矿物微粉作为润滑油添加剂具有良好的减摩抗磨及自修复性能。其摩擦系数较基础油降低约55.1%,上下试样的磨损率相应地降低了85.7%和97.6%。添加剂与摩擦表面发生了复杂的理化作用,诱发形成了较为连续均匀的多孔氧化膜自修复层,其表面较为光滑平整,厚度约为0.72 um,主要由Fe、C和O元素构成,具有较高的微观力学性能,有效地降低了摩擦副的摩擦磨损。     

激光冲击对氧化石墨烯薄膜的结构及力电性能影响

采用激光烧蚀氧化石墨烯薄膜,可实现其微尺度图案化加工,以应用于微纳米电子器件。但激光冲击下氧化石墨烯薄膜的结构及力、电性能变化直接影响了器件稳定性和可靠性。为研究超高应变率加载对氧化石墨烯薄膜的结构及性能的影响,采用不同功率激光冲击氧化石墨烯薄膜,通过对其表面形貌、化学成分表征揭示薄膜结构的改变机理,通过对薄膜冲击前后的硬度、弹性模量、导电率测试探索合理的激光加工参数。结果表明:在1.14 W功率的二氧化碳激光冲击下,可实现加工区氧化石墨烯薄膜的还原且不造成薄膜烧蚀断裂,其电导率可达到1.727×103 S/m,弹性模量为49.97 GPa,硬度为5.71 GPa。     

荷电植物润滑油的摩擦学性能研究

采用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对LB-2000植物润滑油进行改性,获得了适用于静电喷雾润滑的植物润滑油.用傅立叶变换红外光谱仪表征了荷电前后润滑油的分子结构,分析了其荷电及理化性能.在四球摩擦磨损试验机上考察了静电喷雾润滑条件下润滑油的摩擦学性能,用光学显微镜和X射线光电子能谱仪对钢球磨斑表面和下试盘进行了表征.结果表明:荷电后润滑油分子极性增大,黏度、接触角、表面张力减小,电晕电场产生活性粒子O3、O加速新生表面氧化;在摩擦界面,吸附膜和金属氧化膜共同作用,促进润滑膜的形成,使荷电植物润滑油具有良好的减摩抗磨性能.     

多层石墨烯水分散体系的摩擦磨损性能研究

采用液相超声直接剥离法制备了不同厚度的纳米石墨烯片,用SEM、TEM对其形貌进行了表征,利用多功能往复摩擦磨损试验仪考察了石墨烯水分散体系的摩擦磨损性能.通过SEM、EDS、XPS等手段,分析了磨损表面的形貌、元素组成和典型元素的化学状态,初步探讨了石墨烯水分散体系的润滑机理.结果表明:所制备的石墨烯为厚度不一的多层石墨烯混合物,厚度范围为10~180 nm;石墨烯作为水基添加剂具有良好的减摩抗磨性能,使纯水的磨损机理发生转变,由严重的黏着磨损和腐蚀磨损转变为磨粒磨损,主要原因是在石墨烯水分散体系润滑下,磨损表面形成吸附减摩层和摩擦化学反应膜,两者协同作用,抑制Fe的氧化,减轻摩擦磨损.     

氧气气氛中CrNiMo钢的高温高速干滑动摩擦磨损性能

采用MMS-1G型高温高速摩擦磨损试验机研究了不同温度条件下处于氧气气氛中的CrNiMo钢高速干滑动摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜和能谱仪对磨损表面的形貌和成分进行表征,并对其磨损机制进行分析.结果表明,在室温条件下,CrNiMo钢的摩擦磨损性能受环境气氛的影响较大,并受控于摩擦表面所产生的氧化膜,其磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损;而在高温氧气环境中,气氛对CrNiMo钢的摩擦磨损性能影响减弱,较高的环境温度恶化了摩擦副的传热能力,磨损机制受控于环境温度,其磨损机制主要为氧化磨损和黏着磨损.     

AISI 4340钢干滑动摩擦磨损特性研究

室温条件下,采用CFT-Ⅰ型多功能材料表面综合性能测试仪对AISI 4340钢进行了往复干摩擦磨损试验,研究了其摩擦磨损特性.采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对磨痕和亚表层进行了观察和检测,分析了磨损表面微观形貌、亚表层塑性变形和碳氧元素含量演化.结果表明:磨损形式以磨粒磨损为主,并伴随轻微黏着磨损和剥落磨损;磨损表面分布着长度、宽度、深度不一的划痕以及鳞片状和颗粒状磨屑;磨损表面出现轻微氧化,磨屑呈现不同程度的碳富集和氧化;亚表层出现明显摩擦影响层,距表层越近,塑性变形越明显,晶界角逐渐汇聚于表面,在表面处趋于平行;往复运动导致塑性变形方向不一致,磨痕中部,塑性变形向某位置聚集.     

Numerical modelling of detonation structure in two-phase flows

A one-dimensional physical model and a numerical method for the simulation of heterogeneous detonation were proposed based on an Eulerian approach for heterogeneous flows. The combination of modern shock-capturing schemes in combination with a dynamically moving, adaptive grid ensure the properresolution of both reaction zones and flow discontinuities. Numerical examples illustrate the effect of the heat release due to heterogeneous combustion. Received August 4, 1995 / Accepted December 12, 1995     

几种润滑剂的低温分散性能研究

在现代润滑油技术研究中，润滑油的低温分散性能显得特别重要．利用ＤＷＹ－Ｉ型内燃机油低温油泥试验仪对几种矿物基础油、发动机油以及清净分散剂、分散性粘度指数改进剂和复合添加剂的低温分散性能进行了试验研究．结果表明：发动机油的低温分散性能随油品级别的增高而变好；随着清净分散剂添加量的增加，其低温分散性能明显改善；在所评价的酰亚胺类、酯类无灰和双酐无灰等多种分散剂中，以单取代的丁二酰亚胺的分散性能最好     

Analysis on high-temperature oxidation and growth stress of iron-based alloy using phase field method

High-temperature oxidation is an important property to evaluate thermal protection materials. However, since oxidation is a complex process involving microstructure evolution, its quantitative analysis has always been a challenge. In this work, a phase field method (PFM) based on the thermodynamics theory is developed to simulate the oxidation behavior and oxidation induced growth stress. It involves microstructure evolution and solves the problem of quantitatively computational analysis for the oxidation behavior and growth stress. Employing this method, the diffusion process, oxidation performance, and stress evolution are predicted for Fe-Cr-Al-Y alloys. The numerical results agree well with the experimental data. The linear relationship between the maximum growth stress and the environment oxygen concentration is found. PFM provides a powerful tool to investigate high-temperature oxidation in complex environments.     

钛合金表面MAO/粘接PTFE涂层的真空摩擦学性能

采用真空球盘摩擦试验机,分别在低载、中载和重载工况下测试了一种MAO/粘接PTFE复合涂层的摩擦学性能.结果表明:微弧氧化层提升了基底抵抗变形的能力,确保了摩擦过程中粘接PTFE涂层与基底结合状态的稳定,并且在原位生长过程中继承了金属表面原有的机械加工形貌,形成了特殊的"波峰"与"波谷"交替并存的"波状"多孔地形."波峰"与孔壁作为与摩擦对偶接触的硬质区域起承载和耐磨损作用,"波谷"和微孔作为与摩擦对偶接触的软质区域起贮存润滑剂与提供转移膜的作用.在两者的耐磨-减摩协同作用下,MAO/粘接PTFE复合涂层在不同接触应力条件下的摩擦学寿命较传统的喷砂/粘接PTFE的摩擦学寿命有了极大提升.     

OXIDATION OF TiAl,Ni AND Fe IN A DYNAMIC ENVIRONMENTAL SEM

IntroductionInmaterialscience,differentmicrostructuresofthesamematerialsmayinducediversebehaviorsanddifferentcharacteristics.Westwood(1988)showed,asanexample,thatthetreatmentofaluminumsurfacewithcommercialphosphoricacidproducedmechanicallyinterlockedoxide搘hiskers?approximately10nmindiameterand400nminlength,whichmechanicallyinterlocked.Thismicro-structurecankeepsuchaconglomeratebondedoverconsiderablerangesofstressandtemperature.Inahumidatmosphere,especiallythatcontainingchlorine,however,suchox…     

相结构对氮化钛硼薄膜摩擦磨损性能的影响

采用直流非平衡磁控溅射系统在单晶硅片表面制备TiBxNy薄膜,采用X射线衍射仪和X射线光电子能谱议测定TiBxNy薄膜的相结构和成分,采用销-盘式摩擦磨损试验机研究TiBxNy薄膜的滑动干摩擦磨损性能,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪表征薄膜的磨痕表面结构及其化学特征.研究表明:TiBxNy薄膜的相结构与N含量有关,在TiB0.65薄膜中加入N能够促使纳米晶TiN的形成;薄膜的摩擦系数和磨损率与其相结构有关,随着薄膜中TiN的体积分数增加,摩擦系数增大,磨损率降低;当薄膜中N含量约为37at.%时,TiN的体积分数和摩擦系数最高,磨损率最低;增加N含量促使h-BN相形成,且h-BN相的体积分数随N含量的增加而增大,h-BN相的形成降低了摩擦系数,增加了磨损率;在摩擦过程中磨屑发生氧化而生成钛的氧化物TiO、Ti2O3、TiO2以及少量硼(B)的氧化物.     

钢的高温氧化磨损及氧化物膜的研究

研究了Cr-Mo-V铸钢高温磨损过程中氧化物膜的形态和剥落方式,并探讨了磨损机理.研究结果表明:400 ℃高温磨损经短时间内形成一层致密的Fe3O4和Fe2O3的氧化物膜,避免了钢与钢的直接接触,降低了磨损.同时,脆性氧化物膜发生疲劳剥落,导致磨损.磨损率取决于氧化物膜的剥落方式,在氧化膜内部剥落及氧化物与基体界面处剥落,属于正常的轻微氧化磨损,磨损率较低;从基体内部开裂剥落,属严重磨损,磨损率高.     

基于拉曼光谱的TMPTO热氧化特性研究

针对三羟甲基丙烷油酸酯(TMPTO)热氧化性能改进需求,将DXR激光显微拉曼光谱仪与Linkam FTIR600控温台联用,研究了热氧化过程中TMPTO及添加烷基二苯胺类抗氧剂辛/丁基二苯胺(T557)和二壬基二苯胺(T558)油样的拉曼特征峰随时间的变化规律,探讨了热氧化过程中TMPTO分子结构变化特点及烷基二苯胺类抗氧剂的作用机理.研究发现:随着氧化时间的延长,TMPTO基础油分子中=C-H、C=C及-CH_2-的拉曼峰随氧化时间延长逐渐减弱,且C=C结构的变化遵循一级反应动力学规律;在恒温175℃连续氧化条件下抗氧剂T557和T558能够减缓TMPTO分子中=C-H、C=C及-CH_2-的拉曼峰衰减,其中C=C结构的热氧化反应速率常数从0.14 h~(–1)降至0.02 h~(–1).     

铝合金微弧氧化陶瓷层在润滑条件下的抗磨性能研究

采用模拟活塞-缸套运动形式的往复式滑动摩擦磨损试验机对比研究了铝合金微弧氧化陶瓷层、电镀硬铬镀层及耐磨磷钒铜铸铁的摩擦磨损特性;利用扫描电子显微镜观察分析了磨损表面形貌,进而探讨了油润滑条件下微弧氧化陶瓷层的磨损机制及其影响因素.结果表明:铝合金微弧氧化陶瓷层在油润滑条件下的耐磨性能显著优于电镀硬铬镀层和磷钒铜铸铁;陶瓷层中的微孔有利于改善其在油润滑条件下的耐磨性能;不同厚度的微弧氧化陶瓷层在稳定磨损阶段的磨损质量损失变化不大.