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温度-速度场下摩擦副界面油液热驱蠕爬与润滑特性研究
1
作者 邱浩 沈瑞 +2 位作者 戴庆文 黄巍 王晓雷 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期67-80,共14页
热驱蠕爬(也称蠕爬,Migration)是指摩擦副界面油液不受外力作用,从高温区向低温区定向铺展的行为.在空间机构及精密仪器的滚动轴承中,润滑油蠕爬流失将导致摩擦阻力增大,进而影响机构的运行精度.由于摩擦和磨损在机械运动中是无法避免的... 热驱蠕爬(也称蠕爬,Migration)是指摩擦副界面油液不受外力作用,从高温区向低温区定向铺展的行为.在空间机构及精密仪器的滚动轴承中,润滑油蠕爬流失将导致摩擦阻力增大,进而影响机构的运行精度.由于摩擦和磨损在机械运动中是无法避免的,同时会伴随摩擦生热,而摩擦生热会引起摩擦副表面产生温度梯度,而运动副在空间极端工况下,液体润滑剂易受表面张力的影响,极小的温度梯度就会引起润滑剂的蠕爬流失.在现代机械工业领域,油液蠕爬流失问题常见于轴承中,工作时轴承滚道的温度较高,导致润滑剂向温度较低的滚道外围区域蠕爬流失,大大缩减了轴承寿命,导致机械设备润滑故障,降低了生产效率.对此,本文中以GCr15和Si_(3)N_(4)等典型滚动轴承球与304不锈钢平面构成的点-面接触摩擦副为研究对象,探索了温度梯度和界面运动协同作用下油液热驱蠕爬行为与润滑特性,研究了水平和竖直温度梯度作用下,干摩擦、硅油润滑以及引入不同方向温度梯度后摩擦力的变化规律,分析了滚子直径、滚子材料以及温度梯度方向对摩擦润滑性能的影响.引入了重力因素,探究了重力方向与温度梯度方向相同/相反条件下摩擦力的变化规律并观测了摩擦运动过程中接触角的变化规律.研究结果表明:在相同的试验条件下,不同直径的球摩擦力变化规律一致;当温度梯度垂直/平行于运动方向以及竖直时,会导致往返运动过程中摩擦力变化不一致,出现“对称”与“不对称”现象;当温度梯度方向与重力方向相同时,会加速硅油的热驱蠕爬;而当温度梯度方向与重力方向相反时,会对硅油的热驱蠕爬起到一定的抑制作用,进一步分析了热驱蠕爬方向对摩擦力的影响规律和接触角的变化规律.揭示了温度-速度场协同作用下界面热驱蠕爬与摩擦学行为差异产生的机制.论文的研究成果有望为空间机构和精密仪器等特殊工况下的持久定区域润滑设计提供参考,有望为复杂机械设备实现小型化、高效化以及提高设备可靠性等方面提供重要支撑,对提升航空航天高端装备设计水平有一定的借鉴意义. 展开更多
关键词 温度梯度 热驱蠕爬 界面运动 润滑 接触角
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滑差率对动车组车轮钢滚动接触疲劳性能的影响研究
2
作者 李俊 曾东方 +3 位作者 鲁连涛 宫彦华 陈希 邹朗 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期223-230,共8页
车轮滚动接触疲劳是影响列车运行安全和使用寿命的重要因素,轮轨间滑差率会对滚动接触疲劳损伤产生显著影响,为了分析滑差率对动车组车轮钢滚动接触疲劳性能的影响,本研究中开展了水润滑条件下的车轮钢滚动接触疲劳试验,分析了不同滑差... 车轮滚动接触疲劳是影响列车运行安全和使用寿命的重要因素,轮轨间滑差率会对滚动接触疲劳损伤产生显著影响,为了分析滑差率对动车组车轮钢滚动接触疲劳性能的影响,本研究中开展了水润滑条件下的车轮钢滚动接触疲劳试验,分析了不同滑差率条件下车轮钢的摩擦磨损行为和滚动接触疲劳损伤特征;通过安定图理论分析裂纹萌生行为,通过基于最大周向力准则和流体腔技术的有限元仿真分析裂纹扩展行为;在此基础上,阐明了滑差率对车轮钢滚动接触疲劳性能的影响机理.试验结果表明:随着滑差率的增加,车轮钢试样的牵引系数增加,磨损加剧,滚动接触疲劳寿命先减小后增大.通过安定图理论分析表明,随着滑差率增加,表面滚动接触疲劳损伤指数FI_(surf)增加,促进了疲劳裂纹萌生.有限元仿真分析发现,随着滑差率增加,裂纹等效应力强度因子峰值K_(θ,max)增加,促进了疲劳裂纹扩展.磨损的增加抑制了滚动接触疲劳裂纹的萌生和扩展.因此,滚动接触疲劳与磨损的竞争导致车轮试样的接触疲劳寿命随着滑差率的增加呈先减小后增大的趋势.本研究中还发现,通过最大周向力准则和流体腔技术可预测水润滑条件下的车轮钢滚动接触疲劳裂纹扩展路径. 展开更多
关键词 车轮钢 滑差率 滚动接触疲劳 磨损 有限元分析
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原位表面修饰活性氧化铈纳米微粒的制备和摩擦学性能研究
3
作者 张悦 张晟卯 +2 位作者 张玉娟 余来贵 张平余 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期441-451,共11页
使用纳米润滑油添加剂是控制摩擦磨损最有效的方法之一,对节能减排和环境保护具有重要意义.CeO_(2)纳米微粒作为润滑油添加剂不仅能降低摩擦磨损,对磨损部位还具有修复作用,从而提高机械部件的使用寿命和安全性.但CeO_(2)纳米微粒作为... 使用纳米润滑油添加剂是控制摩擦磨损最有效的方法之一,对节能减排和环境保护具有重要意义.CeO_(2)纳米微粒作为润滑油添加剂不仅能降低摩擦磨损,对磨损部位还具有修复作用,从而提高机械部件的使用寿命和安全性.但CeO_(2)纳米微粒作为润滑油添加剂时的分散稳定性及极压性能有待进一步提高.鉴于此,本文中分别以异辛酸和异辛酸/己二酸作为修饰剂,利用原位表面修饰方法制备了表面修饰的CeO_(2)纳米微粒;表征了2种CeO_(2)纳米微粒的结构、热稳定性和表面修饰量等;测试了其在AN5基础油中的减摩抗磨性能和极压性能,分析了其摩擦学机理,并探讨了不同修饰剂对CeO_(2)纳米微粒在摩擦副接触表面成膜能力的影响.结果表明,所制备的原位表面修饰活性CeO_(2)纳米微粒具有良好的摩擦成膜能力,可有效地提高润滑油的减摩抗磨能力和极压性能. 展开更多
关键词 氧化铈 纳米微粒 制备 摩擦学性能
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MoS_(2)镀层类型对湿式铜基摩擦材料高速重载下的摩擦学行为影响
4
作者 周海滨 姚萍屏 +5 位作者 谭武中 张治中 王兴 邓敏文 徐宇轩 刘晓勇 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期608-621,共14页
功能组元表面镀层处理是1种在保持摩擦材料功能性同时提高摩擦材料强韧性的有效表面改性方法,有利于摩擦材料在高速重载工况下的可靠性提升.面向不同表面镀层方法对铜基摩擦材料中重要的润滑组元MoS_(2)的性能影响,采用SEM(扫描电镜)、E... 功能组元表面镀层处理是1种在保持摩擦材料功能性同时提高摩擦材料强韧性的有效表面改性方法,有利于摩擦材料在高速重载工况下的可靠性提升.面向不同表面镀层方法对铜基摩擦材料中重要的润滑组元MoS_(2)的性能影响,采用SEM(扫描电镜)、EDS(能谱仪)、XRD(X射线衍射仪)和微米滑擦测试等现代分析检测手段,分析了含不同镀层MoS_(2)润滑组元的本征特征、与基体形成的界面特性以及界面处的微摩擦性能;采用MM-3000摩擦试验机进行宏观湿摩擦学性能检测,系统对比了含不同镀层MoS_(2)铜基摩擦材料在高速重载下的摩擦学行为.结果表明:Ni镀层有效防止MoS_(2)在烧结中分解,促使镀镍MoS_(2)(MoS_(2)@Ni)与基体形成高强度的扩散结合界面,有助于平顺含MoS_(2)@Ni铜基摩擦材料的摩擦曲线,并有效降低摩擦材料的磨损率.而镀铜MoS_(2)(MoS_(2)@Cu)在烧结过程中发生分解,与基体形成扩散-反应结合界面.界面缺陷的存在导致含MoS_(2)@Cu摩擦材料在高速高压下的磨损机制转化为犁削-剥层磨损. 展开更多
关键词 铜基粉末冶金材料 界面 摩擦学性能 磨损机制 润滑组元
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表面粗糙度改善磁流变阻尼器密封副摩擦学性能的试验研究
5
作者 李姗姗 孙兴伟 +3 位作者 乔赫廷 赵文曾 刘寅 任霞 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期386-396,共11页
利用自制试验装置与高速往复摩擦磨损试验机模拟磁流变阻尼器密封副非线性磨损行为,通过与参考介质甲基硅油环境下形成的摩擦系数时变曲线对比分析,揭示磁流变液工况下表面粗糙度对密封副摩擦学性能的影响.此外,在动力学特性分析的基础... 利用自制试验装置与高速往复摩擦磨损试验机模拟磁流变阻尼器密封副非线性磨损行为,通过与参考介质甲基硅油环境下形成的摩擦系数时变曲线对比分析,揭示磁流变液工况下表面粗糙度对密封副摩擦学性能的影响.此外,在动力学特性分析的基础上对密封副磨损表面采用扫描电镜和能谱仪进行分析,探究密封副在磁流变液工况下的磨损机制.结果表明:密封副在2种试验介质下的摩擦系数曲线变化形成了鲜明的对比,常规液压系统推荐的表面粗糙度参考范围已不再适合作为磁流变阻尼器密封系统的设计准则.具体地说,磁流变液环境下粗糙样本展现出较低的摩擦系数和材料磨耗,磨损机制主要以三体磨粒磨损为主;而抛光样本对应的曲线波动剧烈且磨损严重,磨损机制主要以两体磨粒磨损为主.经数据拟合方式得到的优化样本T_(opt)(R_(opt)=3:2μm)在密封磨损试验研究中展现出良好的减摩特性和抗接触疲劳特性,揭示了配副表面粗糙度与悬浮铁粉平均粒径接近时有助于改善密封磨损性能,为延长磁流变装置密封系统使用寿命提供参考依据. 展开更多
关键词 磁流变液 表面粗糙度 摩擦系数 摩擦学性能 往复密封
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水污染条件下摩擦调节剂对轮轨磨耗与损伤的影响
6
作者 朱爱华 李安琰 +3 位作者 杨建伟 张财胜 白杨 邢彤 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第6期937-948,共12页
针对降雨造成的地铁轮轨界面水污染问题,通过摩擦磨损试验机,开展了有水工况下不同摩擦调节剂(FM)对轮轨磨耗与轮轨损伤影响的试验研究.分别设置无水、0.6和1.5mL/min这3种水量,分析了水基FM、金属基FM和固体FM这3种摩擦调节剂溶入不同... 针对降雨造成的地铁轮轨界面水污染问题,通过摩擦磨损试验机,开展了有水工况下不同摩擦调节剂(FM)对轮轨磨耗与轮轨损伤影响的试验研究.分别设置无水、0.6和1.5mL/min这3种水量,分析了水基FM、金属基FM和固体FM这3种摩擦调节剂溶入不同水量时轮轨黏着系数、磨损率、塑性变形及轮轨损伤的变化规律,探究了轮轨界面水量对摩擦调节剂性能的影响.结果表明:在摩擦调节剂基础上加入水后,水基FM和金属基FM介质下轮轨界面的黏着系数变化不大,固体FM介质下黏着系数明显下降;水的加入导致3种FM介质下的轮轨试样磨耗与损伤均有所增加,但塑性变形层厚度发生不同程度的变化;加入水后,水基FM与固体FM介质下车轮试样裂纹长度和深度增加,但金属基FM介质下现象与之相反.研究结论为雨水天气地铁轮轨摩擦调控提供一定理论支持. 展开更多
关键词 水 摩擦调节剂 轮轨磨耗与损伤 黏着系数 塑性变形
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“润滑密封与耐磨材料”专刊序言
7
作者 欧阳武 王衍 李专 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期1-2,共2页
随着工业化进程的不断推进,机械设备在现代社会中的广泛应用和日益复杂的工作环境要求我们不断优化和创新关键部件的设计和材料性能.润滑、密封与耐磨材料作为解决摩擦、磨损及腐蚀等问题的核心技术,已成为工程领域中的重要研究方向.在... 随着工业化进程的不断推进,机械设备在现代社会中的广泛应用和日益复杂的工作环境要求我们不断优化和创新关键部件的设计和材料性能.润滑、密封与耐磨材料作为解决摩擦、磨损及腐蚀等问题的核心技术,已成为工程领域中的重要研究方向.在这一背景下,润滑、密封与耐磨材料的研究不仅关系到提高机械设备的工作效率和延长使用寿命,而且对节能降耗、减少环境污染以及保障设备安全运行具有重要意义.近年来,在国家重大科技专项和工程化需求的驱动下,国内外学者围绕润滑密封与耐磨材料领域的核心科学问题和工程挑战,开展了大量研究并取得了显著进展. 展开更多
关键词 耐磨材料 国家重大科技专项 机械设备 工作环境要求 问题的核心 润滑密封 材料性能 工程化
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基础油分子结构对多孔聚酰亚胺含油特性及两者复合体系润滑机理的影响 被引量：1
8
作者 李东伟 段春俭 +5 位作者 高传平 王超 张晟卯 张平余 王齐华 王廷梅 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期700-714,共15页
利用已成熟的造孔工艺,制备得到了具有一定孔径(1.46μm)和孔隙率(22.63%)的多孔聚酰亚胺材料(PPI).选择3种不同极性与黏度的基础油,通过探究基础油极性和PPI含油特性与外界刺激响应行为,揭示了基础油的分子结构和PPI含油特性与刺激响... 利用已成熟的造孔工艺,制备得到了具有一定孔径(1.46μm)和孔隙率(22.63%)的多孔聚酰亚胺材料(PPI).选择3种不同极性与黏度的基础油,通过探究基础油极性和PPI含油特性与外界刺激响应行为,揭示了基础油的分子结构和PPI含油特性与刺激响应行为的内在关联.同时,以含不同基础油的PPI为摩擦材料样品,通过改变载荷和速度的方式,实现多孔含油PPI的刺激响应,进而起到润滑的效果.通过探究不同结构基础油的响应润滑行为,分析磨损之后的形貌和组成结构,阐明了不同极性基础油的润滑机制,预期试验结果对多孔含油自润滑材料的设计提供重要参考. 展开更多
关键词 多孔聚酰亚胺 基础油 分子结构 润滑机理 固液复合润滑
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二氧化硅纳米颗粒协同碳纤维增强复合材料防滑和耐磨性能研究 被引量：1
9
作者 郑占模 董从林 +1 位作者 袁成清 白秀琴 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期593-607,共15页
为了增强摩擦制动材料的防滑性能和耐磨性能,采用具有高强度的碳纤维(CF)和优异增摩性能的二氧化硅纳米颗粒(SiO_(2) NPs)改性聚氨酯(TPU)并制备新型SiO_(2) NPs/CF/TPU复合材料,探究不同质量分数SiO_(2) NPs和CF对复合材料表面在水润... 为了增强摩擦制动材料的防滑性能和耐磨性能,采用具有高强度的碳纤维(CF)和优异增摩性能的二氧化硅纳米颗粒(SiO_(2) NPs)改性聚氨酯(TPU)并制备新型SiO_(2) NPs/CF/TPU复合材料,探究不同质量分数SiO_(2) NPs和CF对复合材料表面在水润滑条件下摩擦学性能的影响.结果表明:SiO_(2) NPs与摩擦副表面微粗糙峰之间的啮合作用将纯TPU材料的黏着磨损行为转变为磨粒磨损,摩擦系数从0.15增大到0.6,改善了复合材料的防滑性能,但降低了其耐磨性能.添加CF有利于改善复合材料在摩擦磨损过程中的失效行为,提高复合材料的耐磨性能.另一方面,由于SiO_(2) NPs和CF的疏水性,改性复合材料的水接触角从67.55°增大到了112.10°,将亲水性TPU转变为疏水性复合材料,降低了水分子在摩擦表面的吸附性,削弱了水的润滑作用,进一步改善其在湿滑环境下的防滑性能.当SiO_(2) NPs和CF的质量分数分别为3%和9%时,改性复合材料的摩擦系数稳定在0.5附近,平均摩擦系数增大了204.26%,与质量分数12%的SiO_(2) NPs改性复合材料相比,磨损率下降了96.28%,表现出优异的防滑与耐磨性能.该研究可为设计和制造在湿滑环境下具有优异防滑性能和耐磨性能的摩擦制动材料提供参考. 展开更多
关键词 二氧化硅纳米颗粒 碳纤维 热塑性聚氨酯 防滑性能 耐磨性能
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陶瓷增强铜基复合材料力学与摩擦学性能研究进展:单组分和多组分协同机理分析(英文) 被引量：1
10
作者 高宗龙 吴佳琦 +5 位作者 李专 温国源 李烨 戚武彬 肖鹏 姚萍屏 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期154-185,共32页
铜基复合材料(Cu-MMCs)因其优异的力学性能和耐磨性,广泛应用于高速列车刹车片等摩擦材料的研究.然而,随着高速列车运行速度的提升,铜基复合材料在应急制动过程中由于热稳定性不足,面临较大的挑战.通过加入陶瓷组元,可以显著改善铜基复... 铜基复合材料(Cu-MMCs)因其优异的力学性能和耐磨性,广泛应用于高速列车刹车片等摩擦材料的研究.然而,随着高速列车运行速度的提升,铜基复合材料在应急制动过程中由于热稳定性不足,面临较大的挑战.通过加入陶瓷组元,可以显著改善铜基复合材料的摩擦系数,并通过灵活调整多种陶瓷组元的组成、含量和粒度,能够显著提升其在高温下的力学和摩擦性能.本文中综述了不同类型和不同数量陶瓷组元增强铜基复合材料的强化效果及其影响机制,涵盖了单组元、双组元及多组元陶瓷的研究进展.文章中探讨了不同陶瓷组元的制备方法、类型及陶瓷含量对铜基复合材料的力学、热学和摩擦学性能的影响.通过总结大量研究者的工作,本文中比较了不同陶瓷对铜基复合材料摩擦机制的改变.这项工作有望能为未来陶瓷增强铜基复合材料的研究和应用提供有价值的参考. 展开更多
关键词 铜基复合材料 陶瓷组元 摩擦学性能 磨损机制
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四丁基氯化铵-聚乙二醇低共熔溶剂摩擦学性能研究 被引量：1
11
作者 李卓成 马瑞 +3 位作者 张恩惠 董均阳 李维民 刘海超 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期253-264,共12页
低共熔溶剂低毒性、合成工艺简单、低成本、低饱和蒸汽压和结构多样且可设计等特点,使其具有成为新型润滑材料的潜力.本文中以3种不同分子量的聚乙二醇(分子量200、400和600)作为氢键供体,以四丁基氯化铵作为氢键受体,成功合成了3种低... 低共熔溶剂低毒性、合成工艺简单、低成本、低饱和蒸汽压和结构多样且可设计等特点,使其具有成为新型润滑材料的潜力.本文中以3种不同分子量的聚乙二醇(分子量200、400和600)作为氢键供体,以四丁基氯化铵作为氢键受体,成功合成了3种低共熔溶剂(TP2、TP4和TP6),并对其理化性能和摩擦学性能进行了测试.最后使用多种技术对摩擦表面进行分析,以探究所合成低共熔溶剂的润滑机理.研究表明:合成的低共熔溶剂倾点低、热稳定性好;在25℃和100 N(2.17 GPa)往复滑动摩擦条件下具有优异的抗磨减摩性能.通过摩擦表面分析发现,低共熔溶剂优异的摩擦学性能归因于其在润滑界面形成的吸附膜和摩擦作用生成的摩擦化学反应膜. 展开更多
关键词 低共熔溶剂 润滑剂 边界润滑 摩擦学性能
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高温氧化对含不同石墨形态铜基摩擦材料摩擦学性能的影响 被引量：1
12
作者 肖叶龙 沈乐榕 +3 位作者 熊科兴 姚萍屏 徐亚甜 沈明学 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期124-139,共16页
石墨作为铜基摩擦材料中常用润滑组元,因其高温下易氧化和烧蚀,严重影响极端高能制动工况下摩擦材料的摩擦学性能.为此,本文中采用3种不同形态石墨(扁球状、鳞片状和球状)分别加入铜基摩擦材料,探究了600和800℃高温氧化后3种不同材料... 石墨作为铜基摩擦材料中常用润滑组元,因其高温下易氧化和烧蚀,严重影响极端高能制动工况下摩擦材料的摩擦学性能.为此,本文中采用3种不同形态石墨(扁球状、鳞片状和球状)分别加入铜基摩擦材料,探究了600和800℃高温氧化后3种不同材料的组织形貌、化学成分和摩擦学性能演变规律.试验结果表明:氧化温度升高有助于材料表面氧化层的形成,高温氧化后3种材料表面的石墨均发生大量氧化和烧蚀;相较于其他2种材料,600℃高温氧化后含球状石墨的材料磨损率最低,摩擦系数较高,主要磨损机理为磨粒磨损;而800℃高温氧化后含鳞片状石墨的材料摩擦系数较为平稳,磨损较低,以剥层磨损和磨粒磨损为主要磨损机理. 展开更多
关键词 铜基摩擦材料 石墨形态 高温氧化 摩擦学行为
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自冲击密封流场演变规律及其结构优化设计研究 被引量：1
13
作者 王衍 李猛 +5 位作者 何一鸣 张家浩 冯聪 李德才 陈妙妙 胡琼 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期110-123,共14页
自冲击密封内部流道众多且结构复杂,厘清流场在不同工况下的演变规律对设计改进自冲击密封结构具有指导意义.研究发现,结构和工况参数变化时自冲击密封流场会出现支流介质反向流动现象,不同参数组合变化时流场中介质流向演变规律复杂.... 自冲击密封内部流道众多且结构复杂,厘清流场在不同工况下的演变规律对设计改进自冲击密封结构具有指导意义.研究发现,结构和工况参数变化时自冲击密封流场会出现支流介质反向流动现象,不同参数组合变化时流场中介质流向演变规律复杂.结合自冲击密封泄漏量变化趋势,建立了流场演变与节流效率的逻辑关系,并基于研究结果对层叠型自冲击密封进行结构优化.结果表明:支流反向流动有利于提高抑漏效率,密封间距对流道的正反向流动起主导作用,小间距时的主、支流均为正向流动,当间距超过200μm以后开始在支流出现反向流动;压力变化对流道正反向流动影响不大,转速升高会促使支流由反向流动向正向流动转变、降低支流反向率.基于支流反向率对分流角、流距及密封级数进行了优化并获得最优值,兼顾加工工艺的考虑进一步提出了规则型自冲击密封结构,该结构较层叠型结构的泄漏量增大10%以内,但在小间距下具备更高的节流效率,且可降低加工成本60%以上,为此类新型密封的尽快工业化提供技术支撑. 展开更多
关键词 密封 自冲击 流场演变 支流反向率 结构优化 规则型
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钨掺杂类石墨涂层/蓖麻油酸固液复合润滑体系的摩擦学性能研究 被引量：1
14
作者 马鹏程 周海斌 +4 位作者 鲁晓龙 隋旭东 杨柳青 玄翠娟 王强 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期715-723,共9页
钨掺杂类石墨涂层和蓖麻油酸组成的固液复合体系具有优异的摩擦磨损性能,有望在轨道交通、航空航天以及机械装备等领域获得广泛应用.本文中利用磁控溅射技术制备出钨掺杂类石墨涂层,并研究了其在蓖麻油酸微量润滑条件下的摩擦学性能.结... 钨掺杂类石墨涂层和蓖麻油酸组成的固液复合体系具有优异的摩擦磨损性能,有望在轨道交通、航空航天以及机械装备等领域获得广泛应用.本文中利用磁控溅射技术制备出钨掺杂类石墨涂层,并研究了其在蓖麻油酸微量润滑条件下的摩擦学性能.结果表明:钨掺杂类石墨涂层和蓖麻油酸组成的固液复合润滑体系的摩擦系数低至约0.02,磨损率约为6.25×10^(-19)m^(3)/(N·m),比钨掺杂类石墨涂层和聚α烯烃(PAO)组成的固液复合体系的磨损率低约1个数量级,其磨痕在三维轮廓仪可观测的范围内几乎不可见,实现超低磨损.本文中研究结果为碳基涂层/蓖麻油酸固液复合体系的未来应用和发展提供了研究基础和理论支持. 展开更多
关键词 固液复合润滑 绿色润滑剂 超低磨损 蓖麻油酸 碳基涂层
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接触几何参数对硬质薄膜断裂和分层失效行为的影响及其解耦分析
15
作者 束坤 林飞虎 +6 位作者 汪剑云 吴继强 马欣新 张传伟 古乐 李臻 王黎钦 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期502-513,共12页
本文中采用有限元法分析了球头微米压痕过程中弹塑性钢基体上硬质薄膜主应力和膜基界面应力的分布和演化行为,研究了接触几何参数t/R(膜厚/球头半径)对薄膜断裂和分层的影响和作用规律,并探讨了其解耦测试分析指导准则,为膜基系统聚合... 本文中采用有限元法分析了球头微米压痕过程中弹塑性钢基体上硬质薄膜主应力和膜基界面应力的分布和演化行为,研究了接触几何参数t/R(膜厚/球头半径)对薄膜断裂和分层的影响和作用规律,并探讨了其解耦测试分析指导准则,为膜基系统聚合性能和界面结合性能的表征分析提供了理论指导.研究结果表明:微米压痕过程3个承载阶段薄膜的主要变形状态分别为弹性平滑变形、弯曲变形和拉伸变形.薄膜最大拉伸主应力位置当t/R较大(t/R≥0.08)时,始终位于底部弯曲变形区域;当t/R较小(t/R≤0.01)时,则始终位于表面接触区外缘的拉伸变形区域;当0.02≤t/R≤0.067时,该位置将由底部转移到表面,潜在断裂形式由径向裂纹转变为环形裂纹,转变点的临界压入深度和临界应力数值与t/R之间存在线性对应关系.随着t/R的增大,卸载过程中的最大界面法向应力增加,发生拉伸分层的可能性增加;而随着t/R的增大,界面最大切向应力随之轻微减小,但由于基体的塑性变形,界面切向应力的最大值均接近其剪切屈服强度0.6σ_(ys)(1/√3σ_(ys),σ_(ys)为基体屈服强度).为避免断裂和分层相互影响,评价界面法向结合性能时应选择较大的t/R;评价界面切向结合性能时,考虑到t/R对界面切向应力影响较小,而t/R较大易触发薄膜断裂,应选择较小的t/R. 展开更多
关键词 硬质固体薄膜 接触几何参数 解耦分析 薄膜断裂 界面分层 有限元分析
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铝青铜-Ti_(3)AlC_(2)复合材料摩擦学性能与工程耐冲击性能研究
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作者 金孔杰 胡铮 +5 位作者 谈辉 王帅 韩明 田金山 乔竹辉 杨军 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期35-45,共11页
针对铜基换挡摩擦片在极限工况下易发生强烈黏着磨损,继而导致烧蚀与磨损失效的问题,研制了铝青铜-Ti_(3)AlC_(2)复合材料及其工程样件.测试了样件在不同工况下的摩擦系数、磨损率、闭锁冲击系数、传递扭矩、耐振动冲击次数及耐热冲击系... 针对铜基换挡摩擦片在极限工况下易发生强烈黏着磨损,继而导致烧蚀与磨损失效的问题,研制了铝青铜-Ti_(3)AlC_(2)复合材料及其工程样件.测试了样件在不同工况下的摩擦系数、磨损率、闭锁冲击系数、传递扭矩、耐振动冲击次数及耐热冲击系数,并分析了力学性能、磨损表面状态及摩擦磨损机理.结果表明:Ti_(3)AlC_(2)能够提高铝青铜基体的硬度和抗压强度,并减弱黏着磨损,从而提高复合材料的耐磨性能和耐热冲击性能;Ti3AlC2可使换挡摩擦片具备稳定的传递扭矩,并降低其在重载荷与高转速下的摩擦冲击;过量的Ti_(3)AlC_(2)会降低复合材料的组织均匀性和结合力,并对耐磨性能和耐振动冲击性能造成不利影响;通过优化Ti_(3)AlC_(2)含量可使复合材料兼顾良好的力学性能、摩擦学性能及耐冲击性能,进而提升换挡摩擦片在极限工况下对摩擦冲击、热冲击及振动冲击的承载能力. 展开更多
关键词 铝青铜 钛铝碳复合材料 摩擦学性能 耐冲击性能 工程应用
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MoCoB金属陶瓷的摩擦配副行为及机理研究
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作者 刘娟 王帅 +6 位作者 游龙 祝林 张智源 逄显娟 杜三明 王刚 张永振 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期397-408,共12页
采用真空热压烧结方法成功制备了MoCoB金属陶瓷材料,系统研究了MoCoB金属陶瓷与4种不同摩擦对偶材料的摩擦学性能,并分析讨论其摩擦磨损机制.研究表明:所制备材料具有较好的致密性,相对密度为97.8%,维氏硬度高达16.4±0.2 GPa.此外... 采用真空热压烧结方法成功制备了MoCoB金属陶瓷材料,系统研究了MoCoB金属陶瓷与4种不同摩擦对偶材料的摩擦学性能,并分析讨论其摩擦磨损机制.研究表明:所制备材料具有较好的致密性,相对密度为97.8%,维氏硬度高达16.4±0.2 GPa.此外,研究发现摩擦对偶材料对MoCoB金属陶瓷的室温干摩擦性能具有显著影响,当MoCoB与硬度较低的ZrO_(2)配副时,磨痕和对偶表面均覆盖大量磨屑,磨损程度均较为严重,具有最高摩擦系数(0.70)和磨损率[2.3×10^(-5) mm^(3)/(N·m)],主要磨损机制为二体磨粒磨损和黏着磨损.当MoCoB与硬度相当的Al_(2)O_(3)配副时,MoCoB磨痕表面磨粒较少,摩擦表面覆盖带有疲劳裂纹的摩擦膜并伴有剥落现象,主要磨损机制为黏着磨损.而MoCoB与硬度相当的Si_(3)N_(4)配副时,MoCoB金属陶瓷呈现最佳耐磨性能,磨损率低至1.6×10^(-6) mm^(3)/(N·m),推测对偶球表面形成了1层SiO_(2)氧化层,起到耐磨效果,磨损机制以轻微磨粒磨损为主.当MoCoB与硬度值较高的SiC配副时,MoCoB磨损表面由于摩擦氧化作用生成的摩擦氧化膜能够起到润滑的作用,摩擦系数低至0.48. 展开更多
关键词 MoCoB金属陶瓷 摩擦配副 摩擦学性能 磨损机制
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不同运行参数下珠光体与贝氏体钢轨钢滚动磨损与接触疲劳行为研究
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作者 韩振宇 汪渊 +5 位作者 丁昊昊 张沭玥 王文健 刘佳朋 刘启跃 周仲荣 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期676-687,共12页
钢轨服役过程中的滚动磨损和接触疲劳损伤行为直接影响到列车的运行安全,而钢轨材质和运行参数对其损伤具有关键影响.因此,本文中利用JD-1轮轨模拟试验机开展了珠光体和贝氏体钢轨材料在不同运行速度、轴重及曲线半径下的轮轨滚动接触... 钢轨服役过程中的滚动磨损和接触疲劳损伤行为直接影响到列车的运行安全,而钢轨材质和运行参数对其损伤具有关键影响.因此,本文中利用JD-1轮轨模拟试验机开展了珠光体和贝氏体钢轨材料在不同运行速度、轴重及曲线半径下的轮轨滚动接触模拟试验.研究表明:珠光体与贝氏体钢轨材料在相同运行工况下滚动磨损和接触疲劳行为存在差异,贝氏体钢轨材料的损伤程度较珠光体钢轨材料轻微;钢轨材料磨损率及表面损伤变化趋势均与运行速度和曲线半径呈负相关,而与轴重的变化趋势呈正相关;钢轨材料的塑性变形层深度随轴重的增大以及曲线半径的减小而增加,滚动接触疲劳损伤随轴重呈先增加后减小的整体变化趋势.在轴重较大、运行速度和曲线半径较小工况下,钢轨材料损伤严重,故需对相应钢轨线路进行实时监测并采取维修养护措施. 展开更多
关键词 钢轨材料 运行工况 磨损 滚动接触疲劳 珠光体 贝氏体
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不同施用条件下轨顶摩擦调节剂的减摩性能研究
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作者 吴柄男 李佳辛 +7 位作者 宋辛辛 师陆冰 张沭玥 丁昊昊 王文健 刘启跃 Lewis Roger 周仲荣 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期745-757,共13页
本文中研究了水基、油基和脂基轨顶摩擦调节剂在不同轮轨表面粗糙度和施加量下的减摩性能,研究结果表明:(1)合理地应用轨顶摩擦调节剂可使轮轨界面从干摩擦转变为混合润滑状态,产生中等水平的黏着系数和正摩擦特性;(2)增加轮轨表面粗糙... 本文中研究了水基、油基和脂基轨顶摩擦调节剂在不同轮轨表面粗糙度和施加量下的减摩性能,研究结果表明:(1)合理地应用轨顶摩擦调节剂可使轮轨界面从干摩擦转变为混合润滑状态,产生中等水平的黏着系数和正摩擦特性;(2)增加轮轨表面粗糙度或减小材料的施加量可以增加金属表面微凸体承担的法向载荷进而避免轮轨低黏着现象,低抗剪切强度的油(脂)基材料可以增强轨顶摩擦调节剂的润滑性能;(3)轨顶摩擦调节剂的安全施加量从高到低依次是水基、油基和脂基轨顶摩擦调节剂,应用轨顶摩擦调节剂产生的黏着系数越高,其在轮轨界面间的保持能力越差;(4)应用轨顶摩擦调节剂可以大幅降低轮轨磨损,且表面粗糙度未发生明显变化.轨顶摩擦调节剂的减摩性能从高到低依次是冬季水基、油基、混合水基、脂基和夏季水基轨顶摩擦调节剂,机械混合夏季和冬季水基轨顶摩擦调节剂不会恶化混合后材料的减摩性能. 展开更多
关键词 轨顶摩擦调节剂 轮轨黏着 轮轨磨损 表面粗糙度 施加量
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液滴温度、冲蚀攻角和液滴速度对6061铝合金液滴冲蚀行为的影响研究
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作者 周峰 薛伟海 +3 位作者 高禩洋 段德莉 李庆鹏 李曙 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第6期923-936,共14页
飞机飞行过程中,经过雨区时,机身表面不可避免地遭受雨滴的冲蚀,液滴冲蚀对于飞机的运行安全具有重要影响.铝合金作为常用的蒙皮材料,其液滴冲蚀行为缺乏研究.本研究中采用高速液滴冲蚀试验机研究了不同液滴温度、冲蚀攻角和液滴速度下6... 飞机飞行过程中,经过雨区时,机身表面不可避免地遭受雨滴的冲蚀,液滴冲蚀对于飞机的运行安全具有重要影响.铝合金作为常用的蒙皮材料,其液滴冲蚀行为缺乏研究.本研究中采用高速液滴冲蚀试验机研究了不同液滴温度、冲蚀攻角和液滴速度下6061铝合金的液滴冲蚀行为.试验结果表明:6061铝合金的损伤量随着冲蚀攻角和液滴速度的增大而增大.小攻角下铝合金的损伤主要由剥落颗粒和水中杂质颗粒的切削作用造成的,大攻角下由切削作用以及水锤力产生的表面塑性变形共同导致.随着液滴速度的增大,水锤力增大,材料表面塑性变形加剧,铝合金的损伤也更严重.首次发现,液滴温度的升高(10℃→20℃→40℃),显著加剧6061铝合金的液滴冲蚀损伤.液滴温度升高降低了液滴表面张力,使得液滴越扁平,液滴表面越粗糙,加剧了6061铝合金的冲蚀损伤.对液滴冲蚀坑表面和截面的微观形貌表征分析发现,材料的塑性变形、裂纹的萌生与扩展共同导致了液滴冲蚀损伤的形成. 展开更多
关键词 液滴温度 冲蚀攻角 液滴速度 6061铝合金 液滴冲蚀
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