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稠化剂组分对润滑脂摩擦性能的影响 被引量：1
1
作者 潘伶 吴允李 +2 位作者 连金良 郑开魁 郭锦阳 《表面技术》 北大核心 2025年第5期83-92,共10页
目的研究稠化剂组分中二元酸和硼酸对润滑脂在摩擦副表面润滑性能的影响。方法分别建立具有正弦曲面凸峰的粗糙面边界润滑系统模型,以及光滑壁面的反应力场边界润滑系统模型,通过分子动力学模拟方法研究12-羟基硬脂酸/壬二酸润滑脂体系(... 目的研究稠化剂组分中二元酸和硼酸对润滑脂在摩擦副表面润滑性能的影响。方法分别建立具有正弦曲面凸峰的粗糙面边界润滑系统模型,以及光滑壁面的反应力场边界润滑系统模型,通过分子动力学模拟方法研究12-羟基硬脂酸/壬二酸润滑脂体系(A润滑脂)、12-羟基硬脂酸/十二烷二酸润滑脂体系(B润滑脂)和12-羟基硬脂酸/壬二酸/硼酸润滑脂体系(C润滑脂)的承载能力、抗剪切能力、摩擦性能,并对C润滑脂进行成键和摩擦化学反应膜分析。结合润滑脂的微摩擦磨损试验,揭示二元酸链长和硼酸对润滑脂摩擦性能的影响。结果在加压阶段,随着压力的增加,润滑脂密度增大,且分层现象越明显。当压力Pz=50MPa时,组分中含硼酸的C润滑脂在各处的密度均较小,表现出最佳的承载能力。在剪切过程中,C润滑脂始终将2个粗糙峰隔开,油膜不破裂,承载能力最高;含长链二元酸的B润滑脂和含硼酸的C润滑脂的最大应力相较于A润滑脂,分别降低了27.1%、57.1%。同时,C润滑脂的摩擦因数相对稳定,在0.075~0.095范围内波动,其均值为0.090,相较于B润滑脂和A润滑脂,分别降低了16.7%、22.2%,具有优良的力学性能。摩擦磨损结果表明,在稠化剂组分中添加硼酸后,润滑脂的理化性能得到显著提升,摩擦因数及均值分别为0.085~0.095和0.091,模拟结果与试验结果一致。结论相较于稠化剂中含短链二元酸的润滑脂,含长链二元酸的润滑脂表现出较好的抗剪切能力和摩擦性能。在稠化剂中添加硼酸后,稠化剂的结构得到强化,润滑脂表现出更为优异的抗磨减摩性能。这是因为在硼酸的作用下,润滑脂中的锂皂和硼酸基团不仅形成了配位键,而且能在固体壁面上形成摩擦反应膜,显著提高了润滑脂的物理化学性能。 展开更多
关键词 摩擦反应膜 稠化剂组分 摩擦性能 润滑脂 分子动力学
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Mo含量对Stellite21堆焊层组织与性能的影响 被引量：1
2
作者 骆芳 胡金昕 宣丹枫 《表面技术》 北大核心 2025年第11期221-230,共10页
目的提高三偏心蝶阀硬密封面Stellite21钴基合金堆焊层的耐磨性和耐蚀性。方法使用行星角磨机充分混合Stellite21粉末和钼(Mo)粉,并采用等离子弧堆焊技术在WCB铸钢上制备了不同质量分数Mo(5.5%、7.5%、10%、12.5%、15%)的堆焊层,使用光... 目的提高三偏心蝶阀硬密封面Stellite21钴基合金堆焊层的耐磨性和耐蚀性。方法使用行星角磨机充分混合Stellite21粉末和钼(Mo)粉,并采用等离子弧堆焊技术在WCB铸钢上制备了不同质量分数Mo(5.5%、7.5%、10%、12.5%、15%)的堆焊层,使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),对堆焊层的金相组织、成分分布和物相组成进行分析,并通过维氏硬度测试、摩擦磨损、电化学腐蚀试验和浸泡腐蚀试验,探究不同Mo含量对堆焊层硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。结果随着Mo含量的增加,堆焊层中柱状晶的持续生长受到抑制,形成了更多短小的枝晶和等轴晶;Mo_(2)C相集中在晶界处,Co_(7)Mo_(6)和Co_(3)Mo相的含量增加,而Cr_(23)C_(6)型碳化物相的含量相对减少;堆焊层的硬度随着Mo含量的增加而提高,当Mo质量分数达到15%时,显微硬度达到最高值398HV,与含5.5%Mo的堆焊层相比,硬度提高了约19.5%;当Mo质量分数为10%时,堆焊层的摩擦系数和磨损量最低,分别降低了约17.2%和79.1%,且堆焊层也表现出高腐蚀电位和低腐蚀电流密度,分别为-0.999 V和1.552×10^(-5) A/cm^(2),浸泡腐蚀完后的失重系数K降至最低,K值为1.54%。结论加入4.5%Mo粉,使Stellite21钴基合金的Mo含量达到10%(质量分数),能有效提升密封面堆焊层的硬度、耐磨性和耐蚀性,延长三偏心蝶阀的工作使用寿命。 展开更多
关键词 三偏心蝶阀 等离子弧堆焊 Stellite21钴基合金 Mo含量 耐磨性 耐蚀性
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核燃料锆包壳表面微弧氧化及Cr基复合膜高温蒸汽氧化研究进展
3
作者 薛文斌 李鑫 +6 位作者 王利娇 柴璐琪 周茜 王兴平 徐驰 金小越 杜建成 《表面技术》 北大核心 2025年第15期1-23,共23页
在反应堆失水事故发生时,锆包壳在高温水蒸气中会发生剧烈氧化,并释放氢气,从而引发严重的氢爆事故。通过Cr涂层能显著提高锆包壳的抗蒸汽氧化能力,涂层表面的Cr2O3膜能够显著抑制氧原子向锆基体扩散。在Cr涂层与Zr基体之间插入微弧氧化... 在反应堆失水事故发生时,锆包壳在高温水蒸气中会发生剧烈氧化,并释放氢气,从而引发严重的氢爆事故。通过Cr涂层能显著提高锆包壳的抗蒸汽氧化能力,涂层表面的Cr2O3膜能够显著抑制氧原子向锆基体扩散。在Cr涂层与Zr基体之间插入微弧氧化(MAO)绝缘中间缓冲层,能够抑制Cr/Zr互扩散,以及避免发生Cr/Zr电偶腐蚀。介绍了锆表面MAO膜及MAO/Cr基复合膜的制备工艺及膜层组织的结构特点,重点总结它们在900~1200℃蒸汽环境中的氧化动力学曲线,以及涂层结构、成分演变规律的研究现状,分析Al、Si合金元素对MAO/Cr基复合膜高温氧化行为的影响,还简要介绍MAO/Cr基复合膜的高能离子辐照效应,最后指出一些问题及后续研究方向。MAO膜及MAO/Cr基复合膜具有良好的抗蒸汽氧化性能,但MAO膜在1100℃以上环境中会失去保护能力,而MAO/Cr基复合膜在1200℃蒸汽环境中仍具有较高的防护性能。MAO绝缘中间层能够抑制Cr、Zr互扩散。将Al、Si合金元素添加到Cr层中,能够进一步提高MAO/Cr复合膜的抗氧化能力,Al2O3和Zr2Si阻挡层的形成分别是MAO/CrAl和MAO/CrAlSi复合膜抗高温氧化能力高的主要原因。 展开更多
关键词 微弧氧化 锆包壳 蒸汽氧化 Cr基复合膜 互扩散
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电参数对AlSn20Cu表面微弧氧化陶瓷层的制备和结合强度的影响
4
作者 马春生 张子钰 +4 位作者 于长鑫 刘学 姜波 李霖森 付景国 《表面技术》 北大核心 2025年第11期211-220,242,共11页
目的适应发动机装置高功率密度、高可靠性和轻量化的发展需求,提高发动机滑动轴承的主要原料——铝锡铜合金的表面综合性能,促进铝锡铜合金表面强化处理技术的发展。方法利用控制变量法,探究电源频率、正向占空比对AlSn20Cu表面微弧氧... 目的适应发动机装置高功率密度、高可靠性和轻量化的发展需求,提高发动机滑动轴承的主要原料——铝锡铜合金的表面综合性能,促进铝锡铜合金表面强化处理技术的发展。方法利用控制变量法,探究电源频率、正向占空比对AlSn20Cu表面微弧氧化陶瓷层结合强度的影响,将频率设置为300、600、900、1200、1500 Hz,将正向占空比设置为11%、30%、50%、70%、89%。利用扫描电镜、Image J软件和光学轮廓仪对陶瓷层的微观形貌、厚度、孔隙率、平均孔径、表面粗糙度等进行表征,结合电流变化曲线对陶瓷层生长过程和结合状态进行分析,采用大载荷划痕仪对陶瓷层结合强度进行表征,并进一步利用显微维氏硬度计、X射线衍射仪、X射线法、微纳米力学测试系统等对陶瓷层的表面硬度、物相组成、平均晶粒尺寸、表面应力和弹性模量等指标进行分析。结果通过改变电源频率和占空比,改变脉冲电流单个周期内有效工作总时间(频率升高总时间缩短,占空比升高总时间增加),从而影响陶瓷层的生长过程,进而使得陶瓷层的厚度、表面硬度、表面应力和弹性模量等指标随着反应的剧烈程度呈现相应的升降趋势,最终导致陶瓷层结合强度发生显著变化。结论当频率和占空比达到一定水平时,陶瓷层凭借适合的生长速率、晶粒尺寸、表面应力和弹性模量等表现出良好的结合强度。在电源频率900 Hz、占空比30%下制备得到的陶瓷层具备较高的结合强度。 展开更多
关键词 铝锡铜合金 微弧氧化 频率 占空比 结合强度
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液相法制备Al5052/PMMA接头界面结构与结合性能研究
5
作者 殷官超 丁纪俊 +3 位作者 张睿智 张建 罗国强 李家劲 《表面技术》 北大核心 2025年第4期251-261,共11页
目的提高Al5052/PMMA接头结合性能,研究界面结构与结合强度之间的构效关系。方法采用激光打孔结合盐酸腐蚀对5052铝合金(Al5052)表面进行处理,制备了具有多级轮廓特征的表面形貌。随后,采用液相法实现聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与Al5052的... 目的提高Al5052/PMMA接头结合性能,研究界面结构与结合强度之间的构效关系。方法采用激光打孔结合盐酸腐蚀对5052铝合金(Al5052)表面进行处理,制备了具有多级轮廓特征的表面形貌。随后,采用液相法实现聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与Al5052的直接连接。最后通过剪切与拉伸实验,并结合离散界面单元模型的仿真结果,系统地讨论了Al5052/PMMA接头界面结构与结合强度之间的构效关系。结果对于先由激光打孔,后经盐酸腐蚀的Al5052基板,与PMMA连接后最大剪切强度为13.94 MPa,最大抗拉强度为9.35 MPa;与未激光打孔、仅盐酸腐蚀的样品相比,最大强度提高了约30%。Al5052/PMMA接头脱粘面根据其形态和失效机制可分为韧性断裂与脆性断裂区域。结论Al5052表面粗糙程度随着盐酸腐蚀处理时间增加,原激光打孔的截面形状逐渐由方变圆,纵深也随之减小。使用液相法制备黏接样品时,Al5052/PMMA接头界面轮廓在物理层面上充分咬合。接头的剪切与拉伸强度均随盐酸腐蚀时间的增加呈现出先增后减的趋势。所得构效关系的结果及其分析过程,将为涉及多级尺度轮廓特征的材料界面结合问题提供重要参考。 展开更多
关键词 金属-聚合物连接 表面处理 液相法 结合性能 构效关系
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电解液添加剂对铝锡铜合金表面微弧氧化陶瓷层的制备和结合强度的影响
6
作者 刘勇 张子钰 +3 位作者 付景国 刘学 晁海彬 马春生 《表面技术》 北大核心 2025年第5期265-275,共11页
目的满足内燃机技术不断进步对轴瓦材料提出的耐更高负荷、更长使用寿命的需求,推动铝锡铜合金表面微弧氧化表面处理技术的推广应用。方法采用恒压模式,选择碳酸钠和钨酸钠作为微弧氧化电解液添加剂,首先探究碳酸钠浓度对微弧氧化陶瓷... 目的满足内燃机技术不断进步对轴瓦材料提出的耐更高负荷、更长使用寿命的需求,推动铝锡铜合金表面微弧氧化表面处理技术的推广应用。方法采用恒压模式,选择碳酸钠和钨酸钠作为微弧氧化电解液添加剂,首先探究碳酸钠浓度对微弧氧化陶瓷层的生长过程、基本特征指标和结合强度的影响,然后以碳酸钠浓度优化结果为基础,进一步分析钨酸钠浓度对微弧氧化陶瓷层的影响。利用微弧氧化电源自带的软件采集反应中的电流数据;利用扫描电镜表征陶瓷层的微观形貌和厚度;通过ImageJ软件分析陶瓷层表面孔隙率和平均孔径;利用光学轮廓仪表征陶瓷层表面粗糙度;通过划痕试验对陶瓷层结合强度进行测试;利用显微维氏硬度计测量陶瓷层硬度;利用X射线衍射仪分析陶瓷层的物相组成;通过X射线法分析陶瓷层的应力状态;利用微纳米力学测试系统对陶瓷层弹性模量进行分析。结果碳酸钠和钨酸钠均对微弧氧化反应过程产生一定的影响。随着浓度的升高,陶瓷层厚度、表面粗糙度逐渐增加,但表面微观形貌、孔隙率和平均孔径变化不显著。碳酸钠对陶瓷层结合强度影响较小,但钨酸钠浓度的变化使得陶瓷层结合强度呈现先增加后减小的变化趋势。结论碳酸钠质量浓度为10 g/L、钨酸钠质量浓度为4 g/L时制备得到的微弧氧化陶瓷层因具有较好的结合状态和较低的平均晶粒尺寸、弹性模量和表面应力展示出较高的结合强度。 展开更多
关键词 铝锡铜合金 微弧氧化 结合强度 添加剂 碳酸钠 钨酸钠
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超疏水表面多尺寸液滴撞击冻结特性的模拟研究
7
作者 张丹 郑海坤 +3 位作者 陈孝松 张培成 盛伟 郝晓茹 《表面技术》 北大核心 2025年第6期173-181,239,共10页
目的 研究不同直径过冷液滴撞击超疏水表面的动力学特性和传热特性。方法 以宏观结冰/结霜过程中过冷水滴的撞击结冰为背景,运用CLSVOF方法,结合凝固-融化模型,对直径为3 000、2 375、1 750、1125μm的水滴撞击结冰行为进行了模拟研究,... 目的 研究不同直径过冷液滴撞击超疏水表面的动力学特性和传热特性。方法 以宏观结冰/结霜过程中过冷水滴的撞击结冰为背景,运用CLSVOF方法,结合凝固-融化模型,对直径为3 000、2 375、1 750、1125μm的水滴撞击结冰行为进行了模拟研究,从动力学和传热学角度定量分析了水滴撞击结冰过程,获得了水滴撞击结冰动态图。结果 不同直径的液滴撞击超疏水壁面所经历的动态过程类似,但随着液滴直径的增大,液滴撞击壁面不同阶段所需的时间、液滴最大铺展面积以及液滴与壁面的接触时间均会增加,依次递增了3.691、4.444和5.867 ms;液滴撞击壁面的传热量随着液滴的铺展过程逐渐增大,在达到最大传热量后随着液滴回缩而下降,最终趋近于0 W,且直径较大的液滴达到最大铺展时其传热量的波动较明显。液滴与壁面的传热速率在铺展阶段和回缩阶段都有所增加,随着液滴逐渐弹离而趋近于0 W/s,较大直径水滴会导致更高的传热量。结论 液滴直径对撞击过程的动力学和热力学特性具有显著的影响,研究结果可为超疏水表面多尺寸液滴的有效去除和防冰提供新参考。 展开更多
关键词 过冷水滴 表面 相变 动力学特性 传热分析 数值模拟
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基于涂层/织构/固体润滑剂协同的金属表面减摩耐磨结构与性能研究进展
8
作者 刘锡尧 王叶 +4 位作者 秦乐佳 刘许亮 郭增飞 卢志伟 杨慷 《表面技术》 北大核心 2025年第4期17-37,共21页
在航空航天、高端机床及轨道交通等机械装备领域,金属零部件表面摩擦学性能研究主要集中在涂层、织构和固体润滑剂等方面。单一的摩擦结构已难以满足复杂工况下对摩擦磨损的需求,因此由涂层/织构/固体润滑剂组合构建的摩擦结构成为研究... 在航空航天、高端机床及轨道交通等机械装备领域,金属零部件表面摩擦学性能研究主要集中在涂层、织构和固体润滑剂等方面。单一的摩擦结构已难以满足复杂工况下对摩擦磨损的需求,因此由涂层/织构/固体润滑剂组合构建的摩擦结构成为研究重点。根据减摩耐磨结构形式不同,归纳总结了五类结构形式:基体混合润滑剂型、织构复合润滑剂型、涂层掺杂润滑剂型、织构复合涂层型和涂层织构润滑剂复合型,梳理了五类结构的设计及制备方法,同时探讨了各类结构在摩擦过程中的减摩耐磨机制,并对多种涂层在摩擦结构内发挥的保护作用、织构形状参数对摩擦结构减摩效果的影响规律、不同种类固体润滑剂间掺杂产生的相互影响进行了深入分析。此外,还阐述了各类摩擦结构润滑膜成形机制,归纳了各类摩擦结构在实际应用中的优缺点,总结了涂层/织构/固体润滑剂在摩擦界面中的相互作用机制,以及摩擦结构在多工况下的适应性等关键问题。最后,对开发新型环保可持续摩擦材料、智能润滑涂层及多功能一体界面结构的研究前景进行了展望。 展开更多
关键词 金属表面 涂层 织构 固体润滑剂 减摩耐磨 润滑膜 摩擦结构
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基于磁粒研磨法的电磁铁温升研究
9
作者 孙岩 潘明诗 +3 位作者 刘冰洋 李厚乐 韩冰 陈燕 《表面技术》 北大核心 2025年第12期164-174,共11页
目的 探究电磁铁工作时的温度变化,并为其设计合理的散热装置。方法 以有效加工时间和管件内表面粗糙度为评价标准,通过优化电磁铁电流参数和散热条件,延长电磁铁有效加工时间,提高研磨效率。对电磁铁进行多物理场耦合仿真,采用Maxwell... 目的 探究电磁铁工作时的温度变化,并为其设计合理的散热装置。方法 以有效加工时间和管件内表面粗糙度为评价标准,通过优化电磁铁电流参数和散热条件,延长电磁铁有效加工时间,提高研磨效率。对电磁铁进行多物理场耦合仿真,采用Maxwell软件进行电磁损耗分析,将电磁损耗耦合到Fluent中进行温度场仿真,参考仿真结果设计出合理的散热装置并对电流进行优化,最后通过钛合金管内表面研磨试验确定最佳电流参数。结果 从不同角度对3A、3Hz正弦电流下的电磁铁进行风冷散热对比,1工位风冷散热后电磁铁最高仿真温度为59.5℃;2工位风冷散热后电磁铁最高仿真温度为51.3℃。2工位下,将峰值电流分别增大至3.5、4 A,风冷散热后仿真温度分别为66.9、88.9℃。对不同工况下的电磁铁温升及电流损失进行监测,在3 A、3 Hz电流下,无散热措施时,电磁铁工作15 min后到达极限工作温度,电流损失0.49 A;在散热条件下,采用3 A、3 Hz电流研磨钛合金管,电磁铁温度最终稳定在58.6℃,电流损失0.34 A。研磨40 min后,管件内表面粗糙度由原始Ra 0.601μm下降到Ra 0.172μm;采用3.5 A、3 Hz电流研磨钛合金管,电磁铁温度最终稳定在75.7℃,电流损失0.23 A。研磨20 min后,管件内表面粗糙度由原始Ra 0.618μm下降到Ra 0.223μm。结论 侧面布置散热风扇(2工位),电磁铁散热效果更好,装置运行时更加安全可靠;通过仿真模拟和研磨试验确定3 A、3 Hz为理想加工电流;采用3 A、3 Hz电流研磨时,在风冷散热作用下电磁铁无需停机散热,提高了研磨效率。 展开更多
关键词 电磁铁 磁粒研磨 电磁损耗 电磁-热-流耦合 表面质量 表面粗糙度
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激光冲击强化与表面织构协同作用对活塞环-缸套副摩擦性能的影响
10
作者 钟林 陈俊名 +3 位作者 王国荣 康桂蓉 魏刚 廖文玲 《表面技术》 北大核心 2025年第11期63-73,共11页
目的针对储气库压缩机活塞环-缸套副的磨粒磨损和黏着磨损失效,创新性地提出利用激光冲击强化与表面织构协同来提升PTFE/42CrMo活塞环缸套副的润滑及耐磨性能的新方法。方法针对42CrMo缸套试样,首先采用脉冲能量为5 J、光斑直径为3 mm... 目的针对储气库压缩机活塞环-缸套副的磨粒磨损和黏着磨损失效,创新性地提出利用激光冲击强化与表面织构协同来提升PTFE/42CrMo活塞环缸套副的润滑及耐磨性能的新方法。方法针对42CrMo缸套试样,首先采用脉冲能量为5 J、光斑直径为3 mm、脉冲宽度为10 ns、搭接率为50%的激光工艺参数进行冲击强化处理;其次,在冲击强化后的42CrMo试样表面,采用激光烧蚀出直径约800μm、深度约100μm、面积比20%的均布圆形凹坑。基于UMT高频线性往复模块,在模拟载荷200 N、频率5 Hz、固相粉尘粒径10~20μm、质量分数1%的ISO VG 32润滑油浸没环境下,开展PTFE/42CrMo活塞环缸套副单元摩擦磨损试验研究,以摩擦因数、磨损量和磨损形貌等特征综合分析评价织构、激光冲击强化和二者协同作用下配对副的摩擦学性能。结果在模拟测试工况下,未作处理试样的平均摩擦因数为0.1406,总磨损量为1.188 mg,而经激光冲击强化与表面织构协同作用后,试样的平均摩擦因数为0.0699,总磨损量为0.670 mg,协同作用可使PTFE/42CrMo活塞环缸套副的摩擦因数降低约50%,耐磨性能提升了约43%,主要归因于织构可捕捉储存磨损产生的磨粒及激光强化可降低黏着磨损的协同作用,另一方面,激光冲击强化作用产生的表面残余压应力能够中和激光烧蚀织构区域的部分残余拉应力,从而有效消除了织构边缘的热效应缺陷,表面硬度的提升有效提升了配对副的抗磨性能。结论该研究为储气库压缩机复杂介质条件下活塞环-缸套副润滑及耐磨性能的提升提供了创新的解决思路。 展开更多
关键词 PTFE/42CrMo摩擦副 激光冲击强化 表面织构 协同作用 摩擦性能
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沟槽织构对Q345B高铁制动盘表面疏水性的影响
11
作者 沙智华 谢永 +4 位作者 史立 蒋泽平 黄琳 刘宇 张生芳 《表面技术》 北大核心 2025年第14期184-195,共12页
目的 攻克高寒动车组制动盘表面因积冰导致制动失效的问题,减少其表面覆冰情况,提升Q345B钢的表面疏水性能。方法 采用激光加工技术在Q345B钢表面制备尺度范围为20~100μm沟槽型微织构,并采用不同方式(激光+氟化、激光+空气环境氧化)进... 目的 攻克高寒动车组制动盘表面因积冰导致制动失效的问题,减少其表面覆冰情况,提升Q345B钢的表面疏水性能。方法 采用激光加工技术在Q345B钢表面制备尺度范围为20~100μm沟槽型微织构,并采用不同方式(激光+氟化、激光+空气环境氧化)进行处理,通过接触角测量仪、液滴铺展半径测量实验评价不同织构宽度及下表面的润湿性,并通过扫描电子显微镜、XPS光电子能谱仪观察织构化表面微观形貌及表面化学键变化;利用高速摄影观测不同处理方式下液滴撞击壁面的动态过程。结果 微织构的存在使滴落织构表面的液滴能有效承载,与无织构化表面相比,织构化表面静态接触角最大增幅达23%。随着织构宽度增加,表面接触角随之增加。相较于氟化处理织构表面,经空气环境下氧化的表面织构疏水性更好。结论 经空气环境氧化处理后润湿性发生转变,其主要的作用机理为激光处理后表面分布凸起等不同微纳米级的结构与颗粒形成复杂的网状结构,由C—C键层覆盖的微织构表面所引起的“机械盔甲”效应,使其液滴发生滚动现象。 展开更多
关键词 沟槽型微织构 Q345B钢 制动盘 疏水性 高速摄影
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超声冲击下Q420/ZG300焊接接头表层残余应力场数值分析
12
作者 杨波 甘进 +4 位作者 刘华兵 张晋晗 贾青青 姜传海 全顺红 《表面技术》 北大核心 2025年第3期182-192,共11页
目的模拟超声冲击作用下Q420/ZG300厚板异种钢焊接接头残余应力场数值及分布规律,以评估其表层残余应力场改善情况。方法首先,建立厚板异种钢温度-位移顺序耦合模型,针对厚板焊接模拟难收敛和计算时间长等难题,对焊道进行简化合并和采... 目的模拟超声冲击作用下Q420/ZG300厚板异种钢焊接接头残余应力场数值及分布规律,以评估其表层残余应力场改善情况。方法首先,建立厚板异种钢温度-位移顺序耦合模型,针对厚板焊接模拟难收敛和计算时间长等难题,对焊道进行简化合并和采用瞬间热源模型,模拟得到焊接残余应力场。然后,在此基础上建立焊接-超声冲击耦合模型,分析不同超声冲击工艺对残余应力场的影响。结果焊后在焊缝和热影响区存在较高的残余拉应力,其峰值可达467MPa。经超声冲击处理后,过渡区表层一定深度范围内的残余拉应力转变为压应力,最大压应力出现在表层或次表层,随着深度增加,压应力不断减小,直至出现拉应力。在振幅为15μm和冲击针直径为4mm时,最大残余压应力为333MPa,压应力影响深度可达0.96mm。当振幅和冲击针直径增大时,影响深度也随之增加。当冲击针间距增大时,影响深度先减小后增大,但增大效果不明显。试验测量结果与模拟值具有良好的对应趋势,验证了模拟方法的可靠性。结论超声冲击能在厚板异种钢接头表层引入残余压应力,振幅和冲击针直径增大可提高压应力影响深度,而冲击针间距需适当控制以保证压应力场效果。 展开更多
关键词 超声冲击 异种钢 厚板焊接接头 残余应力 有限元分析
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Mo-DLC/Mo薄膜在甲醇中的摩擦学性能研究
13
作者 苏永要 彭浩 +4 位作者 徐照英 张腾飞 王锦标 余伟杰 阮海波 《表面技术》 北大核心 2025年第9期121-129,共9页
目的甲醇燃料的应用给内燃机喷射系统关键运动部件的稳定、高效运行带来了挑战。基于关键部件在减摩抗磨方面的迫切需求,在高速钢表面设计并制备Mo掺杂的类金刚石(Mo-DLC)薄膜。方法采用磁控溅射技术,在高速钢表面制备具有Mo过渡层的Mo-... 目的甲醇燃料的应用给内燃机喷射系统关键运动部件的稳定、高效运行带来了挑战。基于关键部件在减摩抗磨方面的迫切需求,在高速钢表面设计并制备Mo掺杂的类金刚石(Mo-DLC)薄膜。方法采用磁控溅射技术,在高速钢表面制备具有Mo过渡层的Mo-DLC/Mo薄膜,并与未制备过渡层的Mo-DLC薄膜进行对比研究。利用激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机等检测设备,对薄膜的微观结构、形貌、力学性能、摩擦磨损性能进行系统研究。结果Mo-DLC/Mo薄膜的内应力约为1.85 GPa,膜基结合力约为210 mN。与未制备过渡层的Mo-DLC薄膜(2.18 GPa,100 mN)相比,内应力降低了约15%,膜基结合力提高了110%。此外,Mo-DLC/Mo薄膜还具有优异的耐磨损性能和环境适应性,在空气和甲醇中的磨损率均较低,分别为4.6×10^(−8)、5.8×10^(−8)mm^(3)/(N·m)。结论Mo过渡层对Mo-DLC的力学性能、摩擦学性能的影响显著,Mo-DLC/Mo薄膜在甲醇中展现出优异的摩擦磨损性能,可为低应力DLC的制备及其在醇类内燃机行业的应用提供理论基础和技术储备。 展开更多
关键词 磁控溅射 DLC薄膜 过渡层 摩擦磨损 甲醇
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超支化聚酯的合成以及在水性涂料方面的应用研究
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作者 孙金鹏 刘树敏 +6 位作者 张靠民 李桂洋 李鑫 程建军 田文彬 范俊梅 李冲冲 《表面技术》 北大核心 2025年第14期223-233,共11页
目的 在合成超支化聚酯的基础上,制备出综合性能较好的水性超支化聚氨酯和水性超支化环氧乳液。方法 以偏苯三酸酐(TMA)、三羟甲基丙烷(TMP)和叔碳酸缩水甘油酯(E10P)为原料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,三苯基膦为催化剂,合成了4种... 目的 在合成超支化聚酯的基础上,制备出综合性能较好的水性超支化聚氨酯和水性超支化环氧乳液。方法 以偏苯三酸酐(TMA)、三羟甲基丙烷(TMP)和叔碳酸缩水甘油酯(E10P)为原料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂,三苯基膦为催化剂,合成了4种超支化聚酯(HBPE),产率分别为97.6%、95%、95%和92%,并通过IR、DSC、TG对超支化聚酯进行表征分析。在端羟基超支化聚酯基础上,引入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇600(PEG600)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA),合成了水性超支化聚氨酯乳液。在端羟基超支化聚酯基础上,引入环氧E51,合成了水性超支化环氧乳液,2种乳液均具有良好的透明性。结果 粒径分析结果显示,2种乳液的平均粒径均小于40 nm,均具有明显的双峰分布特征。GPC分析结果显示,2种乳液的分子量与理论计算的分子量吻合。涂膜的检测结果显示,水性超支化聚氨酯漆膜的光泽为98.2 GU,附着力为0级(划格法),铅笔硬度为4H,50 cm落锤冲击后,表面无任何裂纹、起皮和脱落现象。水性超支化环氧乳液固化后的漆膜检测结果显示,光泽度为80.4 GU,铅笔硬度为4H,综合性能良好。结论 本试验使用的是工业原料,涂膜性能的检测也采用工业标准,具有一定的工业发展潜力。 展开更多
关键词 超支化聚酯 聚氨酯 环氧树脂 水性涂料 涂膜
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液体注入表面在防污领域的研究进展
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作者 张强 夏雅阁 +2 位作者 杨中天 余新泉 张友法 《表面技术》 北大核心 2025年第3期1-16,共16页
生物污损在船舶及海洋工程、食品工程、医疗卫生等领域广泛存在,造成了严重危害及巨大经济损失,成为亟须解决的难题之一。受猪笼草启发的液体注入表面(LIS)具有优异的疏液性、超低黏附性、自修复性,且绿色、无毒,在防污领域具有较好的... 生物污损在船舶及海洋工程、食品工程、医疗卫生等领域广泛存在,造成了严重危害及巨大经济损失,成为亟须解决的难题之一。受猪笼草启发的液体注入表面(LIS)具有优异的疏液性、超低黏附性、自修复性,且绿色、无毒,在防污领域具有较好的应用前景,成为当前的研究热点之一。介绍了LIS表面的构建原则和制备方法,包括LIS制备过程中基底选择和制备工艺,基底修饰剂的选择和化学改性方法,润滑剂的选择及注入工艺等。综述了LIS表面在防污领域的最新应用研究进展。最后,指出了目前LIS表面应用研究中存在的问题,并提出了进一步研究的建议,旨在为发展高效、绿色、广谱的防污表面提供参考。 展开更多
关键词 液体注入表面 制备工艺 机理 防污 润滑剂
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基于实验和CFD仿真模拟的化工风机叶轮失效机制研究
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作者 孙建芳 陈勇 +4 位作者 李吉 杨鹏飞 周胜军 蔡嘉吉 苏峰华 《表面技术》 北大核心 2025年第12期114-123,共10页
目的分析烷基化废酸处理系统中风机叶轮的失效特征和失效位置分布并研究其失效机理。方法采用理化检验分别对失效叶轮和腐蚀物进行微观形貌检测、元素分析、化学结构和物相分析,最后选用VOF模型且以过程气为主相、硫酸为次相,利用Fluen... 目的分析烷基化废酸处理系统中风机叶轮的失效特征和失效位置分布并研究其失效机理。方法采用理化检验分别对失效叶轮和腐蚀物进行微观形貌检测、元素分析、化学结构和物相分析,最后选用VOF模型且以过程气为主相、硫酸为次相,利用Fluent软件进行计算,流体动力学(CFD)仿真分析风机叶轮内部流场对叶轮失效的影响。结果风机叶轮化学成分符合相关标准,金相组织无异常,叶轮的后轮盘及叶片的腐蚀比前轮盘腐蚀严重并有显著减薄现象,叶轮基体在硫酸的化学腐蚀作用下,主要腐蚀物为多种Fe、Cr和Ni的硫酸盐,包括FeSO_(4)·H_(2)O、NiSO_(4)·H_(2)O和Cr_(2)(SO_(4))_(3)等,CFD仿真结果表明,流体在叶轮中速度和压力的不均匀分布导致流体的不稳定流动和腐蚀介质积聚,从而加剧叶轮腐蚀;腐蚀介质硫酸主要集中在后轮盘、叶片压力面外缘及吸力面靠近后轮盘的区域,硫酸体积分数最大值为3.22%。由于流体速度变化和腐蚀介质的不稳定流动,靠近叶轮中心的叶片吸力面和后轮盘中心位置的剪切应力较大。结论过程气在化工风机叶轮高速旋转时形成了产品酸,且破坏了叶轮基体表面钝化膜,在流体腐蚀与冲刷的交互作用下,叶轮减薄直至穿孔失效。研究为分析风机叶轮的失效行为和提高其服役寿命提供了依据。 展开更多
关键词 化工风机叶轮 理化检验 CFD仿真 腐蚀
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基于麻雀算法优化神经网络的螺杆砂带磨削去除深度预测
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作者 杨赫然 张培杰 +3 位作者 孙兴伟 潘飞 董祉序 刘寅 《表面技术》 北大核心 2025年第2期182-190,共9页
目的准确获得螺杆转子砂带磨削材料去除深度,探究工艺参数对材料去除深度的影响。方法通过分析螺杆转子砂带磨削去除机理,确定材料去除深度影响因素。提出一种基于麻雀算法优化长短时记忆网络-卷积神经网络模型(SSA-CNN-LSTM),对螺杆转... 目的准确获得螺杆转子砂带磨削材料去除深度,探究工艺参数对材料去除深度的影响。方法通过分析螺杆转子砂带磨削去除机理,确定材料去除深度影响因素。提出一种基于麻雀算法优化长短时记忆网络-卷积神经网络模型(SSA-CNN-LSTM),对螺杆转子砂带磨削加工中的材料去除深度进行预测。以磨削中影响材料去除深度的因素为输入,磨削深度为输出,构建利用SSA对CNN-LSTM超参数进行寻优的预测模型,并且与CNN-LSTM、LSTM、PSO-BP、RBF以及随机森林预测方法进行对比。结果所提预测方法平均绝对百分比误差MAPE可达0.0461,均方根差RMSE为9.261,平均绝对误差MAE达7.836,确定系数R^(2)为0.9974,相比于未优化CNN-LSTM网络和其他经典网络模型,预测精度更高,能够有效预测螺杆转子磨削材料去除深度。利用提出的模型探究了磨削工艺参数对材料去除深度MRD和材料去除一致性的影响。由预测结果可知,螺杆转子砂带磨削材料去除深度随法向压力、砂带线速度增加而增大,随进给速度、砂带目数增加而减小,且受法向压力影响最明显。通过对磨削前后工件廓形进行分析可知,材料去除深度随磨削区域受到的法向压力呈现中间磨削深度大、两侧逐渐减小的趋势。结论提出的预测模型预测效果显著,分析了工艺参数对磨削材料去除深度和去除一致性的影响规律,可为其他类型的加工轮廓预测提供参考。 展开更多
关键词 材料去除深度 砂带磨削 预测 螺杆转子
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基于改进金豺算法优化最小二乘法支持向量机的磨削表面粗糙度预测
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作者 朱文博 张淑权 +1 位作者 张梦梦 迟玉伦 《表面技术》 北大核心 2025年第16期165-181,共17页
目的磨削过程中粗糙度直接影响产品质量,为有效预测工件磨削表面粗糙度,基于声发射和振动信号提出一种改进金豺算法(IGJO)优化最小二乘法支持向量(LSSVM)的磨削表面粗糙度预测方法。方法为增强信号特征与磨削表面粗糙度相关性,利用皮尔... 目的磨削过程中粗糙度直接影响产品质量,为有效预测工件磨削表面粗糙度,基于声发射和振动信号提出一种改进金豺算法(IGJO)优化最小二乘法支持向量(LSSVM)的磨削表面粗糙度预测方法。方法为增强信号特征与磨削表面粗糙度相关性,利用皮尔逊相关分析和主成分分析(PCA)对信号特征进行筛选,降低特征之间的多重共线性,降低模型复杂度;为改善磨削表面粗糙度预测模型的性能,对于金豺算法(GJO)易陷入局部最优问题,在GJO基础上引入佳点集初始化种群、非线性能量因子更新策略以及融合鲸鱼优化算法改进搜索策略,提升算法的初始种群多样性、收敛精度和全局搜索能力;为提高磨削表面粗糙度预测模型有效性,利用IGJO对LSSVM进行参数寻优,建立磨削表面粗糙度预测模型。结果通过轴承套圈内滚道磨削加工实验数据进行验证,结果表明IGJO-LSSVM磨削表面粗糙度预测模型能有效预测粗糙度值,预测精度为95.223%,RMSE值为0.0133,MAPE值为4.776%,R2值为0.956,均优于GJO-LSSVM、LSSVM和BP神经网络模型。结论通过IGJO优化后的LSSVM模型可实现磨削表面粗糙度有效预测,同时能够避免传统LSSVM容易陷入局部极小值的问题,对提高产品磨削质量具有重要意义。 展开更多
关键词 磨削表面粗糙度 轴承套圈 最小二乘法支持向量机 金豺算法
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用于双层管井下水力举升的双喷嘴射流泵冲蚀磨损特性研究
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作者 唐洋 徐嘉庆 +2 位作者 张吴镝 熊浩宇 王国荣 《表面技术》 北大核心 2025年第1期120-131,共12页
目的研究双喷嘴射流泵在井下水力举升过程中的冲蚀磨损特性,探究影响冲蚀磨损特性的因素及其规律。方法结合固液两相流的冲蚀模型和计算流体力学(CFD)方法对射流泵泵芯在流场中的冲蚀磨损行为进行模拟,预测易发生冲蚀磨损的区域,并通过... 目的研究双喷嘴射流泵在井下水力举升过程中的冲蚀磨损特性,探究影响冲蚀磨损特性的因素及其规律。方法结合固液两相流的冲蚀模型和计算流体力学(CFD)方法对射流泵泵芯在流场中的冲蚀磨损行为进行模拟,预测易发生冲蚀磨损的区域,并通过实验验证,进一步探究颗粒直径、质量流量、动力液流量等参数对泵芯冲蚀特性的影响规律。结果射流泵泵芯的易冲蚀区域为喉管入口内壁面、喉管出口内壁面、扩散管入口附近内壁面等3个位置,通过实验验证了仿真模型的准确性。在控制单因素变量条件下,粒径从0.05 mm增大到1.1 mm时,喉管入口锥面冲蚀位置由闭合圆环状变为三角状,扩散管入口处冲蚀区域面积逐渐减小。质量流量从0.005 kg/s增至0.01 kg/s时,易冲蚀区域最大冲蚀率和冲蚀面积随之增大,喉管入口锥面的最大冲蚀率增大了2倍,喉管-扩散管的最大冲蚀率增大了1.93倍。动力液流量从11 L/s增至15 L/s时,易冲蚀区域的最大冲蚀率随之增大,喉管入口锥面的最大冲蚀率增大了14.2倍,喉管-扩散管的最大冲蚀率增大了1.3倍。结论对最大冲蚀率的数值和增长倍数进行综合分析发现,动力液流量是冲蚀率增长的主要驱动因素,该研究能够为双喷嘴射流泵的设计和应用提供参考。 展开更多
关键词 水力举升 双喷嘴 射流泵 固液两相流 冲蚀磨损 冲蚀率 数值模拟 实验验证
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主轴式滚磨光整对齿轮表面完整性的影响及工艺参数优化
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作者 谭靓 项世乾 +2 位作者 雷其平 侯圣文 姚倡锋 《表面技术》 北大核心 2025年第14期159-171,共13页
目的 针对齿轮滚磨光整加工表面完整性基础数据缺乏、工艺控制规律不清的问题,探索主轴式滚磨光整工艺参数对齿轮表面完整性的影响规律,并进行预测建模和工艺参数优化。方法 采用单因素和响应曲面试验方法,对8620RH齿轮钢直齿圆柱齿轮... 目的 针对齿轮滚磨光整加工表面完整性基础数据缺乏、工艺控制规律不清的问题,探索主轴式滚磨光整工艺参数对齿轮表面完整性的影响规律,并进行预测建模和工艺参数优化。方法 采用单因素和响应曲面试验方法,对8620RH齿轮钢直齿圆柱齿轮进行主轴式滚磨光整工艺试验,测试加工后齿面表面粗糙度、表面几何形貌、残余应力场、显微硬度场和表层微观组织,讨论工艺参数对表面完整性的影响规律;采用多元线性回归方法,建立表面完整性特征与工艺参数的映射关系模型;基于改进的灰色关联度分析方法,以最大灰色关联度为目标优化滚磨光整工艺参数,并进行试验验证。结果 主轴式滚磨光整加工后齿面三维表面粗糙度Sa由0.280μm降低至0.089μm,表面几何形貌和表面纹理均匀一致;随着埋入深度、主轴转速和加工时间的增大,表面粗糙度逐渐减小并趋于稳定;齿高方向残余压应力大于齿宽方向残余压应力,残余压应力影响层深度约为40μm;表面显微硬度最大硬化程度约为9.9%,硬化层深度约为40μm,表层微观组织塑性变形层深度约为5μm。表面完整性预测模型的P值小于0.000 1,决定系数R2大于0.94;最佳主轴式滚磨光整工艺参数组合为埋入深度166 mm、主轴转速130 r/min、加工时间80 min,该工艺参数下模型预测误差在7%以内。结论 主轴式滚磨光整可去除齿轮磨削纹理,降低表面粗糙度,提高表面下20μm范围内的残余压应力和显微硬度。获得了主轴式滚磨光整工艺参数对表面完整性的影响规律,建立了表面完整性特征预测模型,为齿轮高表面完整性控制提供了基础数据和工艺方法支撑。 展开更多
关键词 齿轮 主轴式滚磨光整 表面完整性 表面粗糙度 残余应力 灰色关联度 工艺参数优化
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