Assessment of the kinetic-frictional model for dense granular flow

This paper aims to quantitatively assess the application of kinetic-frictional model to simulate the motion of dry granular materials in dense condition, in particular, the annular shearing in Couette configuration. The weight of frictional stress was varied to study the contribution of the frictional stress in dense granular flows. The results show that the pure kinetic-theory-based computational fluid dynamics （CFD） model （without frictional stress） over-predicts the dominant solids motion of dense granular flow while adding frictional stress [Schaeffer, D. G. （1987）. Instability in the evolution equations describing incompressible granular flow. Journal of Differential Equations, 66（1）, 19-50] with the solids pressure of [Lun, C. NTK., Savage, S. B., Jeffrey, D. J., ＆ Chepurniy, N. （1984）. Kinetic theories for granular flow： Inelastic particles in Couette flow and slightly inelastic particles in a general flow field. Journal of Fluid Mechanics, 140, 223-256] in the CFD model improves the simulation to better conform available experimental results. The results also suggest that frictional stress transmission plays an important role in dense granular flow and should not be neglected in granular flow simulations. Compatible simulation results to the experimental data are seen by increasing the weight of frictional stress to a factor of 1.25-1.5. These improved simulation results suggest the current constitutive relations （kinetic-frictional model） need to be improved in order to better reflect the real dense granular flow.     

W6Mo5Cr4V2钢氮离子注入表面改性层的摩擦学性能

对 W6 Mo5 Cr4V2钢进行氮离子注入 ,用销 -盘式摩擦磨损试验机考察了钢表面注入改性层的摩擦磨损性能 ;用扫描电子显微镜、俄歇电子能谱仪及微区 X射线衍射仪等考察了改性层的相组成、氮元素沿注入层深度方向的浓度分布及磨损机理 .结果表明 ,离子注入处理后钢表面显微硬度提高、残余压应力增大、表面粗糙度降、注入层中形成了大量细小弥散分布的硬质析出相ε- Fe2 - 3 N、Cr N及β- Cr2 N等 ,从而改善了材料的摩擦学性能 ,并导致磨损机理发生变化 .正交试验结果表明 ,氮离子注入对 W6 Mo5 Cr4V2钢摩擦学性能的改善程度与注入能量和注入剂量不成正比 ,注入参数存在最佳值 ,最佳注入能量为 10 0 ke V,注入剂量为 4× 10 1 7ions/cm     

几种内燃机磨合油的摩擦学性能评价及在缸套和活塞环摩擦副上的应用

在分析内燃机缸套和活塞环摩擦副的运行环境和运行机制的基础上,针对内燃机频繁出现的缸套和活塞环摩擦副擦伤现象,研制出了2种内燃机磨合油,在四球摩擦磨损试验机上评价了其磨合效果,采用扫描电子显微镜对磨合表面进行了形貌观察,并通过热分析考察了其热稳定性和热氧化安定性,结果表明,在物理化学指标符合内燃机油的前提条件下,所研制的2种磨合油的承载和抗磨能力较高,经其磨合后的缸套-活塞环表面光滑,磨合效果良好,两种磨合油的热稳定性和热氧化安定性亦较坑,是潜在的优良的内燃机磨合油。     

锡青铜基自润滑材料的摩擦学特性研究

采用粉末冶金自由烧结工艺制备出锡青铜基自润滑复合材料,对该类复合材料的力学性能与摩擦磨损特性进行了研究,从固体润滑剂角度就其室温与450℃自润滑机理进行了分析与探讨。研究结果表明,该类材料在室温至450℃温度范围内具有良好的机械性能与磨擦磨损特性。XRD分析结果显示：在室温下磨损表面形成的含石墨、Pb和SnO2的复合膜是其具有润滑性能的主要原因;在高温下则由石墨、Pb2O3和CuO组成的复合膜起主要润滑作用。     

氮和碳等离子体基离子注入铝合金表面氮化铝／类金刚石碳膜改性层的摩擦学特性

对铝合金LY12进行等离子体基氮离子注入后再进行原位碳注入,从而在铝合金表面形成氮化铝（A1N）/类金刚石碳膜（DLC）改性层,考察了改性层的硬度及其在不同载荷下的滑动摩擦磨损特性;用X射线光电子能谱仪和小掠射角X射线衍射仪分析了A1N/DLC改性层的成分及相结构,用激光Raman光谱仪分析了表面单一碳层及磨痕的结构,结果表明：A1N/DLC改性层总厚度达800nm,最表层为厚400nm的DLC薄膜,过渡层主要由A14C3、β-C3N4、Al2O3及AlN等组成,注氮层由Al2O3和lN等组成;表面纳米硬度可达17.4GPa,比LY12的硬度高近10倍;在低载荷下,改性层的耐磨寿命与LY12合金相比提高了约20倍,摩擦系数降低了3-5倍,耐磨性提高了近170倍;随着滑动载荷的增加,其耐磨寿命和摩擦系数逐渐减小,而高的承载能力得以保持,DLC薄膜的耐磨减摩作用、过渡层及注氮层的支撑作用以及DLC薄膜在摩擦磨损过程中的石墨化作用是摩擦学性能提高的主要原因。     

水润滑下等离子喷涂Cr3C2—NiCr涂层／增韧SiC陶瓷摩擦副的摩擦学特性

采用MM-200型摩擦磨损试验机考察了等离子喷涂Cr3C2-NiCr涂层/增韧SiC陶瓷摩擦副在蒸馏水润滑下的摩擦学特性,通过对磨损表面形貌和磨屑的电子探针和傅立叶转换红外光谱分析,探讨了其磨损机理。结果表明：在较低载荷下,SiC与水发生摩擦化学反应,在磨痕表面生成由SiO2和硅胶组成的表面膜,从而使得摩擦副呈现出优异的摩擦学特性;在较高载荷下,SiC陶瓷发生晶粒微观断裂,从而使得摩擦系数升高并出现较大波动,此时Cr3C2-NiCr涂层的磨损率显著增大。     

内燃机轴瓦—曲轴轴颈摩擦副摩擦学性能研究

介绍了为改善内燃机轴瓦－曲轴轴颈摩擦副摩擦学性能所研制的电刷镀Pb-Sn-Cu三元合金工艺和硫氮钒共渗新工艺,并研究了其摩擦学性能和配副性,试验结果与表面形貌分析结果表明,电刷镀Pb-Sn-Cu合金镀层能有效地提高轴瓦的疲劳强度,硫氮钒共渗层能明显地改善曲轴轴颈的 摩擦学性能,且两种强化具有优异的配副性。     

表面修饰磷钼酸铵纳米微粒的合成及摩擦学行为研究

在醇-水体系中采用同阴离子共沉淀法合成了季铵盐修饰的(NH4)3PMo12O40纳米微粒,以TEM、 XRD、 FTIR、 TGA、 DSC等多种分析手段表征了这种纳米微粒的形貌和结构,在四球试验机上考察了它们的摩擦学性能.结果表明所合成的杂多化合物具有Keggin骨架结构,微粒粒径约20 nm,在有机溶剂中可良好分散,作为一类新型润滑油添加剂,具有良好的抗磨性能.     

超高分子量聚乙烯／Al2O3生物摩擦学特性的研究

在自制销－盘摩擦磨损试验机上评价了超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）与Ａｌ２Ｏ３陶瓷摩擦副在干摩擦和生理盐水、蒸馏水及人血浆润滑条件下的摩擦学特性,用扫描电镜观察试样磨缶表面形貌并分析磨损机理,结果表明：在干摩擦和生理盐主蒸馏水润滑条件下的起始摩擦系数较接近,血浆润滑条件下的起始摩擦系数最低;稳态摩擦系数在干摩擦时最大,蒸馏水润滑条件下,生理盐水和人血浆润滑系统条件下较接近并比蒸馏水润滑下的高;干摩     

TiN涂层的径向微动行为

对ＧＣｒ１５／４５＃钢和ＧＣｒ１５／离子镀ＴｉＮ涂层的４５钢摩擦副进行了径向微动试验,试验的最大载荷从２００Ｎ到８００Ｎ,循环次数为１０＾５。摩擦磨损试验结果表明,ＴｉＮ涂层的抗塑性变形能力和抗么向微动损伤能力比基体好,ＳＥＭ分析表明,ＴｉＮ涂层的磨屑呈现剥层特征钢试样表现出粘着现象。