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Si_(3)N_(4)/PTFE复合材料转移膜形貌与磨损率定量分析

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2024年第3期47卷 333-337页

作者：李文博解挺张龙肖孟响徐建张地合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009

聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料摩擦转移膜对其摩擦学性能有着决定性影响,转移膜形貌与磨损率定量关系对PTFE基复合材料的摩擦学性能优化有重要意义。文章对Si_(3)N_(4)/PTFE复合材料转移膜膜厚与覆盖率进行定量表征并建立两者与磨损率的... 详细信息

聚四氟乙烯(PTFE)基复合材料摩擦转移膜对其摩擦学性能有着决定性影响,转移膜形貌与磨损率定量关系对PTFE基复合材料的摩擦学性能优化有重要意义。文章对Si_(3)N_(4)/PTFE复合材料转移膜膜厚与覆盖率进行定量表征并建立两者与磨损率的函数关系。结果表明:转移膜最大厚度和覆盖率均与复合材料磨损率之间有较高的拟合度,最大厚度与覆盖率在转移膜不同形貌时对复合材料磨损率的影响起不同作用;转移膜最大厚度大于0.319μm时,其最大厚度的增加对提高复合材料磨损变化起主导作用;转移膜最大厚度小于0.319μm时,覆盖率的增加对降低复合材料的磨损起主导作用。

关键词： PTFE基复合材料转移膜定量描述厚度覆盖率磨损率

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基于机器学习的弯管固液两相流流动特性研究

力学学报 2024年第3期56卷 613-625页

作者：肖盛鹏朱宏博周岱包艳上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

管道水力输送是工业中常见运输方式,具有运输距离长、安全性高、运营和维护成本低、环境友好和布置灵活的优点,当前关于管道系统内水平、倾斜和垂直管道的两相流流动特征研究较多,而关于系统内弯曲段管道研究较少,亟需明确该段的两相流... 详细信息

管道水力输送是工业中常见运输方式,具有运输距离长、安全性高、运营和维护成本低、环境友好和布置灵活的优点,当前关于管道系统内水平、倾斜和垂直管道的两相流流动特征研究较多,而关于系统内弯曲段管道研究较少,亟需明确该段的两相流流动机理及辨明该段的磨损机制,并作出准确预测.本研究首先采用欧拉-拉格朗日框架下的CFD-DEM耦合方法,针对弯曲管道压降和磨损率,探究了弯曲角度、弯曲半径、输入速度、颗粒直径和颗粒浓度等5个因素的影响;并基于上述5个变量,通过Pairwise配对法进行工况组合并进行数值模拟计算,得到数百个可用数据;基于此数据集,开发了6个机器学习模型进行训练,比较了各自模型的准确率并得到各特征对于预测结果的相对重要性.结果表明,弯管的压降随输入速度、颗粒浓度、颗粒直径和弯曲角度增大而增大,与弯曲半径关系较小;磨损率随输入速度、颗粒浓度、颗粒直径和弯曲半径的增大而增大,随弯曲角度的增大,在90°前先略有下降,在90°后增大.最佳的机器学习模型对压降和磨损率的预测准确率评估指标R2(越接近1越准确)分别在0.96和0.99左右,具有较好的预测能力,可用于多参数影响下的弯曲管道固液两相流水力压降及管壁磨损率的预测,且计算发现输入速度和颗粒浓度分别是对压降和磨损率预测的影响程度最大的因素.

关键词：弯管水力输送 CFD-DEM 机器学习压降磨损率

激光织构形状间距对单晶硅摩擦磨损特性的影响

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表面技术 2024年第11期53卷 127-139页

作者：周意皓陈文刚程家豪郭思良魏北朝袁浩恩 Dongyang Li 西南林业大学机械与交通学院昆明650224 云南省Dongyang Li院士工作站昆明650224 阿尔伯塔大学化学与材料工程系加拿大阿尔伯塔埃德蒙顿T6G 2H5

目的提高单晶硅的减摩耐磨性能。方法利用紫外激光在单晶硅试样表面刻蚀不同形状,间距为0.1、0.2、0.3 mm,宽度为0.2 mm的织构。基于MRTR-1摩擦磨损实验机,研究干摩擦条件下织构参数对单晶硅摩擦学性能的影响。利用光学显微镜和扫描电... 详细信息

目的提高单晶硅的减摩耐磨性能。方法利用紫外激光在单晶硅试样表面刻蚀不同形状,间距为0.1、0.2、0.3 mm,宽度为0.2 mm的织构。基于MRTR-1摩擦磨损实验机,研究干摩擦条件下织构参数对单晶硅摩擦学性能的影响。利用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察单晶硅表面织构的微观形貌和磨痕形貌,用电子天平称量实验前后试样的质量,并计算磨损率,通过Ansys有限元软件模拟仿真试样表面应力和摩擦生热的温度分布。结果与无织构相比,刻蚀表面织构均能不同程度地降低试样的磨损率,磨损率从0.012 mm^(3)/(N·m)降至0.008 mm^(3)/(N·m);部分表面织构试样的摩擦因数下降,低于0.14;单晶硅试样的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。仿真结果表明,织构试样的平均等效应力均大于无织构试样,在单晶硅试样表面加工织构会影响其表面整体性,容易出现应力集中现象;织构试样表面高于环境温度的区域面积小于无织构试样,且试样表面的最高温度与摩擦因数呈正相关。结论在单晶硅表面加工织构,可以有效提高试样的耐磨性能,合适的织构参数还能够降低摩擦因数。通过加工表面织构,一方面可以影响试样的整体性,另一方面能够改善试样的散热性能。

关键词：微织构单晶硅摩擦磨损激光加工摩擦因数磨损率摩擦生热

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激光功率对激光熔覆Ni-60%WC涂层组织和摩擦学性能的影响

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应用激光 2024年第3期44卷 40-50页

作者：何闯江苏远方动力科技有限公司江苏常州213017

采用不同激光功率在45钢表面熔覆Ni-60%WC涂层,并通过超景深显微镜分析了所制备的涂层微观组织。利用磨损试验机测试了激光功率对Ni-60%WC涂层摩擦学性能的影响,并建立磨损模型对磨损机理进行了探讨。结果表明,在激光功率为1400 W、170... 详细信息

采用不同激光功率在45钢表面熔覆Ni-60%WC涂层,并通过超景深显微镜分析了所制备的涂层微观组织。利用磨损试验机测试了激光功率对Ni-60%WC涂层摩擦学性能的影响,并建立磨损模型对磨损机理进行了探讨。结果表明,在激光功率为1400 W、1700 W、2000 W和2300 W时Ni-60%WC涂层的平均摩擦因数分别为0.291、0.375、0.338和0.261,对应的磨损率分别为26.48、21.44、30.24、27.36μm3/(N·mm),这表明在激光功率为1700 W时Ni-60%WC涂层的磨损率比在其他激光功率时Ni-60%WC涂层分别降低了19%、29%和22%,说明合适的激光功率可以改善其抗磨损性能。激光功率几乎对Ni-60%WC涂层的磨损机理没有影响,主要磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损。

关键词：激光功率激光熔覆 Ni-WC涂层磨损率磨损性能

多孔含油聚酰亚胺润滑性能及其与氮化硅配副的摩擦磨损分析

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表面技术 2024年

作者：李颂华邓俊杰张丽秀王俊海魏超高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室沈阳建筑大学工程训练与创新学院沈阳建筑大学分析与检测技术研究中心沈阳建筑大学机械工程学院

目的探究多孔聚酰亚胺(PPI)对氮化硅(Si3N4)陶瓷材料的减摩润滑效果以及其自润滑机理。方法利用Retc球/盘摩擦磨损试验机在浸油和干摩擦条件下进行不同温度和载荷下的滑动摩擦磨损试验，通过泰勒粗糙度仪和3D激光共聚焦显微镜分析试样... 详细信息

目的探究多孔聚酰亚胺(PPI)对氮化硅(Si3N4)陶瓷材料的减摩润滑效果以及其自润滑机理。方法利用Retc球/盘摩擦磨损试验机在浸油和干摩擦条件下进行不同温度和载荷下的滑动摩擦磨损试验，通过泰勒粗糙度仪和3D激光共聚焦显微镜分析试样在不同润滑条件下的磨损机制与润滑机理。结果浸油条件下的摩擦系数及磨损率要明显低于干摩擦条件下的摩擦系数及磨损率，且在试验时间内PPI含油试样保持润滑持续稳定；在滑动摩擦过程中，PPI含油试样由于温度和压力作用，PPI孔隙内的润滑油逐渐向试样表面移动，形成润滑油膜，使摩擦系数处于一个持续较低的状态，对PPI试样起到良好的润滑和保护作用；随着温度和载荷的增加，润滑油黏度及出油量发生变化导致润滑油膜的质量也发生变化，使PPI在浸油条件下的摩擦系数呈现波动的趋势；结论适当的温度与载荷，有利于形成完整且稳定的润滑油膜，起到较好的润滑效果。因此，合理控制温度和载荷，可使PPI减摩润滑效果最佳，为其作为保持架材料在Si3N4全陶瓷轴承中润滑提供指导依据。

关键词：多孔聚酰亚胺 Si N 润滑性能摩擦系数磨损率

烧结温度对车用石墨-TiB_(2)增强铜基复合材料组织与性能的影响

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材料热处理学报 2024年第5期45卷 32-39页

作者：高希瑞李恒青韦江郑宝超刘洋赈上海交通职业技术学院汽车工程学院上海201900 暨南大学先进耐磨蚀及功能材料研究院广东广州510632 江西省科学院应用物理研究所江西南昌330096

采用真空热压烧结方法制备了石墨和TiB_(2)混杂增强Cu基复合材料,研究了烧结温度对复合材料微观结构、致密度、显微硬度、电导率和摩擦磨损性能的影响。结果表明:烧结过程中各粉末原料没有发生氧化,同时粉末之间也没有发生化学反应。两... 详细信息

采用真空热压烧结方法制备了石墨和TiB_(2)混杂增强Cu基复合材料,研究了烧结温度对复合材料微观结构、致密度、显微硬度、电导率和摩擦磨损性能的影响。结果表明:烧结过程中各粉末原料没有发生氧化,同时粉末之间也没有发生化学反应。两种增强相均匀地分散在连续的Cu基体中,同时颗粒之间没有形成聚集。随着烧结温度的升高,复合材料的致密度和显微硬度先增大后减小,摩擦系数和磨损率先减小后增大,电导率逐渐降低。烧结温度为800℃时,石墨和TiB_(2)混杂增强Cu基复合材料具有较优异的综合性能,其致密度、显微硬度、电导率、摩擦系数和磨损率分别为98.8%、92.2 HV0.1、43.2%IACS、0.213和1.757×10^(-5)mm^(3)/(N·m),磨损机制为显微切削为主,粘着磨损为辅。

关键词： Cu基复合材料烧结温度力学性能摩擦系数磨损率

基于CFD-DPM的SCR脱硝蜂窝状催化剂磨损特性研究

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中国电机工程学报 2024年

作者：陈路敏钱付平朱晨于灵涛李海金高艺华吴越黄乃金安徽工业大学材料科学与工程学院安徽工业大学能源与环境学院安徽工业大学建筑工程学院安徽威达环保科技股份有限公司

利用CFD-DPM数值模拟方法，对水泥窑SCR反应器脱硝单通道催化剂的磨损冲蚀进行研究，分析催化剂各部位磨损冲蚀形貌，获取其不同部位冲蚀磨损特性。结果表明：飞灰颗粒对催化剂端面的碰撞破坏最严重，水泥窑SCR脱硝催化剂端面拐角磨损... 详细信息

利用CFD-DPM数值模拟方法，对水泥窑SCR反应器脱硝单通道催化剂的磨损冲蚀进行研究，分析催化剂各部位磨损冲蚀形貌，获取其不同部位冲蚀磨损特性。结果表明：飞灰颗粒对催化剂端面的碰撞破坏最严重，水泥窑SCR脱硝催化剂端面拐角磨损风险最高，磨损范围在催化剂沿程的前3%。在2-7 m/s内催化剂壁面的最大磨损率随速度的增加呈现先减小后增大的趋势。在0-90壁入射角范围内整体磨损率呈正态分布，入射角为45角时存在磨损峰。当入射角由45在峰值调整到5值时，催化剂平均磨损率下降56.47%。入射角大于45大的磨损率虽也呈下降趋势，但其对催化剂端面的磨损作用大于小入射角的情况，工程中尽量将烟气入射角维持在至少20损以下，减少烟气入射角对催化剂前部的磨损。

关键词：水泥窑烟气 CFD-DPM 催化剂磨损磨损率

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基于机器学习的透水混凝土耐磨性能预测

硅酸盐通报 2024年第1期43卷 138-146页

作者：白涛罗小宝邢国华中铁一局集团建筑安装工程有限公司西安建筑分公司西安710000 长安大学建筑工程学院西安710061

本研究旨在利用机器学习模型进行透水混凝土耐磨性能预测。收集了150组透水混凝土耐磨性能试验数据并构建了数据库,采用特征相关性分析确定了6个输入参数,分别为骨料最大粒径、水胶比、砂率、骨胶比、粉煤灰掺量和旋转圈数。利用多种机... 详细信息

本研究旨在利用机器学习模型进行透水混凝土耐磨性能预测。收集了150组透水混凝土耐磨性能试验数据并构建了数据库,采用特征相关性分析确定了6个输入参数,分别为骨料最大粒径、水胶比、砂率、骨胶比、粉煤灰掺量和旋转圈数。利用多种机器学习算法(XGBoost、Gradient Boosting、AdaBoost、Decision Tree和Random Forest)建立了透水混凝土磨损率预测模型,通过决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)对模型性能进行表征。研究结果表明,Gradient Boosting模型在训练集和测试集上均具有较高的准确性和较小的预测误差,与现有理论模型的比较分析也证实了Gradient Boosting模型在预测透水混凝土磨损率方面的优势。研究成果可为透水混凝土的设计和应用提供参考,并有望降低相关工程的维护成本。

关键词：透水混凝土耐磨性能磨损率机器学习 Gradient Boosting模型

高铌TiAl合金表面硅化物涂层的组织结构及其宽温域摩擦学性能

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复合材料学报 2024年

作者：李涌泉郝清锐王存喜刘广君高阳李轩北方民族大学机电工程学院四川轻化工大学机械工程学院北方民族大学材料科学与工程学院

为了改善TiAlNb金属间化合物抗氧化耐磨损性能不足的问题，通过扩散渗法在TiAlNb9合金表面制备了双稀土改性的硅化物涂层，并对其微观结构与相组成进行了分析表征，对比研究了TiAlNb9基体和Si-Ce-Y共渗层与WC球在宽温域下的摩擦磨损行... 详细信息

为了改善TiAlNb金属间化合物抗氧化耐磨损性能不足的问题，通过扩散渗法在TiAlNb9合金表面制备了双稀土改性的硅化物涂层，并对其微观结构与相组成进行了分析表征，对比研究了TiAlNb9基体和Si-Ce-Y共渗层与WC球在宽温域下的摩擦磨损行为。结果表明：不同催化剂NaF，NH4Cl，AlCl3·6H2O所制备的渗层均具有多层结构，从外到内依次为(Ti，Nb)Si2、(Ti，Nb)5Si4和(Ti，Nb)5Si3外层，(Ti，Nb)5Si4及(Ti，Nb)5Si3中间层，TiAl2内层，催化剂类型对渗层的致密性有显著影响。在实验条件下，Si-Ce-Y共渗层的抗摩擦磨损性能明显优于TiAlNb9基体，TiAlNb9基体在20℃的磨损机制为磨粒磨损和犁削磨损，在600℃下的磨损机制主要为氧化磨损、犁削磨损、磨粒磨损；Si-Ce-Y共渗层在20℃及600℃下的磨损机制相似，均为削层磨损和磨粒磨损。

关键词： TiAlNb9合金 Si-Ce-Y共渗微观组织磨损率磨损机制