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2017年 41卷 (1)期

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TiSiN/Ag纳米多层涂层的抗菌及摩擦学性能研究
党超群, 白雪冰, 李金龙, 杨弋涛, 陈建敏
2017, (1): 1-10.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.001
[摘要](293) [HTML全文](43) [PDF 4640KB](8)
摘要:
采用多弧离子镀技术, 在Ti-6Al-4V合金表面沉积TiSiN/Ag纳米多层涂层和TiSiN涂层, 研究沉积涂层的结构、抗菌及摩擦学性能. 利用X射线衍射仪(XRD), X射线光电子能谱仪(XPS)和透射电子显微镜(TEM)表征涂层的成分和结构, 用纳米压痕仪测试涂层的硬度. 采用Rtec往复式摩擦磨损试验机对涂层在海水环境中的摩擦学性能进行研究, 评价了涂层对大肠埃希氏菌和枯草芽孢杆菌的抗菌性能. 结果表明: 与TiSiN涂层相比, TiSiN/Ag多层涂层表现出较低的摩擦系数; 两种涂层在海水中磨损率远小于Ti-6Al-4V基底, 其中, TiSiN/Ag多层涂层比TiSiN涂层在海水环境中表现出较低的磨损率; 对TiSiN/Ag多层涂层进行24 h抗菌试验后, 该涂层对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌率分别达到99.98%和100%.
微凸体碰撞对接触应力应变的影响
党兴武, 马晓
2017, (1): 11-18.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.002
[摘要](35) [HTML全文](11) [PDF 16510KB](2)
摘要:
基于有限元法建立了单对半球状微凸体的接触、碰撞模型, 研究了碰撞对微凸体在完全弹性、弹塑性和完全塑性三种接触状态下的Mises应力分布和等效塑性应变(PEEQ)的影响. 结果表明: 接触变形状态不同时, 微凸体的Mises应力分布在碰撞过程具有不同的变化过程, 但碰撞结束后, Mises应力值都降低, 仅在完全塑性接触时, 个别节点的Mises应力峰值大于屈服极限. 碰撞使微凸体的等效塑性应变迅速增加到峰值, 并保持到碰撞结束, 与接触变形状态无关. 完全弹性、弹塑性接触状态和完全塑性接触状态下, 微凸体等效塑性应变的峰值分别位于接触中心区域和应变峰值环, 这意味着裂纹可能产生的部位也不同.
镍掺杂白云母复合粉体的制备及其作为润滑脂添加剂的摩擦学性能
杜鹏飞, 陈国需, 宋世远, 朱达川, 程鹏, 肖德志, 林彬
2017, (1): 19-26.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.003
[摘要](19) [HTML全文](5) [PDF 21164KB](1)
摘要:
采用液相还原法制备了纳米镍掺杂白云母微粉(Muscovite, 简记为Mu)的复合粉体Mu/Ni,表征了复合粉体的微观形貌、晶体结构和元素组成. 利用环-块摩擦磨损试验机考察并比较了Mu/Ni和Mu作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能, 对磨损表面的粗糙度、二维和三维形貌以及元素组成进行了分析, 探讨了Mu/Ni复合粉体的减摩抗磨机理. 结果表明: 复合粉体中纳米镍粒子均匀负载在白云母微粉表面, Mu/Ni和Mu作为添加剂均能有效提高锂基润滑脂的摩擦学性能, 且Mu/Ni相比于Mu表现出更好的减摩抗磨性能, 摩擦系数较锂基润滑脂降低了67.9%. Mu/Ni优良的摩擦学性能与白云母的层状结构及磨损表面生成的含有O、Fe、Si、Al和Ni等元素的润滑膜有关.
不同调制周期MoS2/DLC多层薄膜结构及摩擦学性能
贺腾飞, 吴有智, 许佼, 慕波, 柴利强, 张晓琴, 王鹏
2017, (1): 35-43.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.005
[摘要](24) [HTML全文](4) [PDF 24395KB](0)
摘要:
采用多靶射频磁控溅射方法, 在Si(100)衬底上制备不同调制周期(Λ分别为54 nm、30 nm、18 nm) MoS2/类金刚石(DLC)多层薄膜. 利用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、纳米压痕仪研究多层膜的形貌、微观结构及力学性能受调制周期的影响规律; 利用球-盘摩擦试验机考察薄膜在大气环境下的润滑性能. 结果表明: 采用交替沉积MoS2/DLC多层膜可有效抑制溅射MoS2中柱状结构生长, 制备的薄膜结构致密; 多层膜硬度随调制周期的增加而增大. 透射断面分析表明: 多层膜层间界面不平整但周期性结构清晰且致密, 其调制周期厚度与试验设定值基本一致. 与纯MoS2薄膜相比, 调制周期为54 nm的薄膜具有较好的法向承载及弹性恢复能力, 其硬度最高, 达7.15 GPa; 法向载荷为5 N时, 该薄膜在大气环境(相对湿度约30%)下具有最低的摩擦系数(0.09)和最低的磨损率[1.34×10–7 mm3/(N·m)].
泡沫镍/环氧树脂/碳化硅双连续复合材料的料浆冲蚀行为研究
姜胜利, 侯思焓, 刘洋, 段德莉, 李曙
2017, (1): 44-51.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.006
[摘要](22) [HTML全文](5) [PDF 13300KB](0)
摘要:
设计并制备出一种颗粒增强型双连续三元复合材料--泡沫镍/环氧树脂/碳化硅双连续复合材料, 以材料的总损失量为重点研究了其在含氯化钠料浆冲蚀条件下的损伤行为. 结果表明: 颗粒增强的泡沫镍/环氧树脂/碳化硅双连续三元复合材料的耐料浆冲蚀性能明显优于环氧树脂/碳化硅二元复合材料; 不同孔径泡沫镍骨架的复合材料的冲蚀量随攻角变化出现了不同的峰值; 合理匹配泡沫镍骨架的孔径和体密度, 可制备出具有优异抗冲蚀性能的颗粒增强双连续复合材料.
两种热作模具钢高温耐磨性对比研究
李爽, 陈士浩, 何西娟, 吴晓春
2017, (1): 59-67.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.008
[摘要](17) [HTML全文](4) [PDF 6572KB](0)
摘要:
在UMT-3高温摩擦磨损试验机上对两种热作模具钢的高温摩擦磨损特征进行了研究, 通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等检测手段对磨损表面和截面的形貌特征及物相进行分析. 试验结果表明: SDCM-SS钢有较H13钢高的高温耐磨性. 在试验温度范围, SDCM-SS钢摩擦系数和磨损率要小于H13钢. SDCM-SS钢在400~700 ℃发生轻微氧化磨损机制; H13钢在400~500 ℃发生轻微氧化磨损机制, 600和700 ℃发生严重氧化磨损机制. SDCM-SS钢高氧化性和高热稳定性能使新型模具钢具有较H13钢更宽的轻微氧化磨损温度区间, 从而具有好的高温耐磨性能. 700 ℃时, SDCM-SS钢的碳化物在摩擦过程中会聚集在摩擦氧化物层与基体交界面形成碳化物层. 此碳化物层有益于提高热作模具钢的高温耐磨性.
润滑脂纤维结构对弹流油膜影响的试验研究
刘成龙, 张玉萌, 栗心明, 郭峰, 王晓波
2017, (1): 68-74.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.009
[摘要](18) [HTML全文](4) [PDF 14625KB](0)
摘要:
采用光干涉技术对脂润滑弹流油膜进行测量, 分析了粗细两种稠化剂纤维结构对润滑脂膜厚的影响. 试验结果表明:粗纤维结构的润滑脂稠化剂连续性好, 可在滚道上形成较厚沉积层, 在新鲜供脂条件下其油膜厚度是细纤维润滑脂的2到5倍. 在首次升速-降速过程中润滑膜厚呈现明显差异; 而在升速-降速多次循环后, 膜厚曲线趋向一致.
TA2合金激光熔覆自润滑复合涂层组织与摩擦学性能
刘秀波, 乔世杰, 翟永杰, 周仲炎, 罗迎社
2017, (1): 75-82.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.010
[摘要](24) [HTML全文](6) [PDF 30202KB](0)
摘要:
以三种不同质量分数配比为40%Ti–19.5%TiC–40.5%WS2、40%Ti–25.2%TiC–34.8%WS2、40%Ti–29.4% TiC–30.6%WS2的复合粉末为预置原料, 采用激光熔覆技术在钛合金TA2表面原位合成自润滑耐磨复合涂层. 系统地分析了涂层的物相、组织、显微硬度及其摩擦学性能与机理. 结果表明: 三种涂层的显微硬度分别为HV0.5927.1、HV0.51007.5和HV0.51052.3, 相对于基体(HV0.5180)有极大的提高; 三种涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.41和30.98×10–5 mm3/(N·m); 0.30和18.92×10–5 mm3/(N·m)以及0.34和15.98×10–5 mm3/(N·m). WS2质量分数为34.8%和30.6%的预置粉末制备的涂层表现出较好的耐磨减摩性能, 其磨损机理为轻微的塑性变形和黏着磨损.
柴油发动机碳烟的表征及摩擦学特性研究
苏鹏, 熊云, 刘晓, 杨鹤
2017, (1): 83-89.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.011
[摘要](18) [HTML全文](4) [PDF 12083KB](0)
摘要:
收集柴油发动机尾气碳烟, 借助扫描电子电镜/能谱仪、高分辨率透射电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光普仪、X射线光电子能谱仪分析了碳烟颗粒的形貌、结构及表面官能团, 采用SRV IV摩擦磨损试验机考擦了碳烟对柴油机油摩擦学特性的影响. 结果表明: 碳烟颗粒由C、O两种元素构成, 平均粒径为34 nm, 外壳包裹着十几层石墨片层的洋葱头结构. 碳烟质量分数在3%以内可以改善柴油机油减摩性能, 对其抗磨性影响小; 当碳烟质量分数超过3%时会引起摩擦系数升高和磨损加剧. 分析其原因, 一方面碳烟颗粒特殊洋葱头结构使其进入摩擦界面后随摩擦副的往复运动而滚动, 起到滚动轴承的作用, 从而使摩擦系数降低; 另一方面当碳烟含量过高时, 碳烟会破坏润滑油膜, 阻碍润滑油进入摩擦界面, 导致磨损加剧, 摩擦系数升高.
缠绕提升钢丝绳绕入冲击摩擦特性研究
彭玉兴, 孙士生, 朱真才, 龚宪生, 王大刚
2017, (1): 90-98.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.012
[摘要](17) [HTML全文](5) [PDF 20259KB](0)
摘要:
为掌握多层缠绕提升钢丝绳层与层之间滑动摩擦磨损特性, 在自制缠绕式矿井提升机钢丝绳层间摩擦试验台上, 以6×19热镀锌钢丝绳为研究对象, 对不同载荷、滑移速度、冲击速度下钢丝绳滑动摩擦磨损规律及接触区域温升变化规律进行试验探究. 研究结果表明: 摩擦系数变化分为快速增长阶段、过渡阶段、稳定阶段; 摩擦系数随载荷增加小幅减小, 随滑移速度增大总体呈降低趋势; 缠绕钢丝绳滑动摩擦温升集中于接触区域, 最大温升受滑移速度影响明显, 随速度增加而增大; 冲击摩擦系数明显低于稳定滑动摩擦系数, 最大冲击摩擦系数随冲击速度、滑移速度增大而增大, 随着冲击载荷增大出现多次冲击摩擦.
等离子沉积Ni-WSe2-BaF2·CaF2-Y-Ag-hBN涂层的抗Al熔滴粘蚀特性
袁晓静, 查柏林, 陈小虎, 阳能军, 姚春江
2017, (1): 99-106.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.013
[摘要](19) [HTML全文](4) [PDF 13217KB](0)
摘要:
本文作者制备了等离子沉积Ni-WSe2-BaF2·CaF2-Y-Ag-hBN高温固体自润滑涂层, 研究了不同角度金属熔滴Al对该涂层试样表面的粘蚀能力以及在不同温度下的摩擦系数. 研究表明: 等离子沉积Ni-WSe2-BaF2·CaF2-Y-Ag-hBN高温固体自润滑涂层在宽温域(30~800 ℃)的摩擦系数达到0.086~0.299. 金属熔滴Al对涂层的粘蚀速度随沉积角度的增加而增加, 90°时金属熔滴在涂层与基体表面沉积率最大, 此时钢基体的平均沉积率达176.22 mg/(cm2·s), 含hBN的固体自润滑涂层的沉积率为58 mg/(cm2·s). 金属Ni粘蚀物抛磨剥落速率显示, hBN的存在有效降低了金属Al熔滴在涂层表面的粘蚀能力.
双层自组装分子/离子液体复合润滑薄膜的制备及其摩擦学性能研究
刘思思, 张言, 童佳威
2017, (1): 107-114.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.014
[摘要](18) [HTML全文](5) [PDF 13285KB](0)
摘要:
利用自组装和喷覆技术, 在单晶硅(Si)表面制备了N-3-(三甲氧基硅烷基)丙基乙二胺(DA)-月桂酰氯(LA)-1-十二烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体(ILs)双层自组装分子/离子液体复合润滑薄膜(DA-LA-ILs). 采用接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和原子力显微镜(AFM)对复合润滑薄膜进行了润湿性能、分子组分、微观形貌和微尺度黏附行为的研究; 利用球-盘摩擦磨损试验机研究了该薄膜的摩擦学性能. 结果表明: 经DA-LA-ILs复合润滑薄膜改性后, 有效改善了Si表面的微观黏着性能; 同时, 相较于DA-LA双层自组装分子膜改性的Si表面和直接由ILs修饰的Si表面, 该复合润滑薄膜具有良好的宏观减摩抗磨性能. 研究为DA-LA-ILs复合润滑薄膜应用于微机电系统, 降低微接触表面的黏着并提高耐磨性能提供了理论依据和试验基础.
氮碳共渗高碳当量灰铸铁摩擦学特性研究
郑志伟, 陈荣发, 顾晓文, 王昌龙, 赵玉宝, 陈倩钰
2017, (1): 115-120.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.015
[摘要](27) [HTML全文](6) [PDF 8207KB](0)
摘要:
对高碳当量灰铸铁进行了低温氮碳共渗处理, 考察了干滑动摩擦条件下不同载荷和摩擦时间对未处理高碳当量灰铸铁和氮碳共渗高碳当量灰铸铁的滑动摩擦学特性影响. 研究结果表明: 未处理高碳当量灰铸铁在不同载荷下的磨损类型均为黏着磨损, 低载荷下伴有轻微的磨粒磨损, 高载荷下则伴有严重的磨粒磨损; 氮碳共渗高碳当量灰铸铁在低载荷下的磨损为轻微的黏着磨损, 高载荷下除了黏着磨损外还伴有轻微的磨粒磨损.
似叠罗汉槽干气密封的结构优选与性能研究
宗聪, 彭旭东, 江锦波, 李纪云
2017, (1): 121-129.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.016
[摘要](15) [HTML全文](4) [PDF 12975KB](0)
摘要:
针对现有干气密封在高速条件下所存在的泄漏率大、气膜刚度不足等问题, 在干气密封螺旋槽结构的基础上, 基于叠加组合思想提出一种似叠罗汉槽端面密封结构. 基于气体润滑理论, 建立了似叠罗汉槽端面的几何模型和数学模型, 采用有限差分法求解二维稳态雷诺方程, 获得了密封端面压力分布. 以气膜刚度最大作为优化目标, 对比分析了不同结构型式的优选叠加组合槽干气密封与普通螺旋槽干气密封的密封性能参数, 数值分析了周向槽宽比、径向槽宽比和槽深比等结构参数对似叠罗汉槽干气密封性能的影响规律, 获得了似叠罗汉槽主要结构参数的优选值范围. 结果表明: 在高速低压条件下, 相较于普通螺旋槽干气密封, 似叠罗汉槽干气密封在泄漏率基本不变的同时能显著提升气膜刚度, 综合密封性能显著提升, 且转速越高, 压力越小, 这种性能优势越明显.
骨科植入物金属材料生物摩擦腐蚀研究进展
王松, 廖振华, 冯平法, 刘伟强
2017, (1): 130-138.  doi: 10.16078/j.tribology.2017.01.017
[摘要](21) [HTML全文](4) [PDF 11957KB](1)
摘要:
骨科植入物的生物摩擦腐蚀耦合行为对人工假体使用寿命有重要影响. 本文作者概述了生物摩擦腐蚀耦合行为研究的试验方案和主要分类, 其中按照摩擦方式不同, 可将其分为磨粒磨损腐蚀、微动腐蚀、滑动(摩擦)腐蚀、模拟器仿真(摩擦)腐蚀等类型, 分析了影响该行为的主要因素, 包括摩擦、电化学、材料和溶液因素等. 通过调研国内外文献, 综述了钛合金、钴铬钼合金和不锈钢三种主要金属材料在微动腐蚀、滑动摩擦腐蚀和模拟器摩擦腐蚀三类损伤模式下的研究现状. 接着介绍了钝化膜去除、磨屑颗粒产生和金属离子释放过程, 以及摩擦腐蚀耦合损伤机理. 最后总结未来应在假体真实工作环境模拟和再现、有机物(如白蛋白)等人体体液中特有物质对植入物耦合行为影响和其他假体如人工椎间盘生物摩擦腐蚀等三个方面开展深入研究.

期刊介绍

  • 创刊:1955年  双月刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院水生生物研究所;中国海洋湖沼学会
  • 主编:桂建芳
  • ISSN 1000-3207
  • CN 42-1230/Q

版权所有:《水生生物学报》编辑部

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