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织构表面在油和水中的润湿性及摩擦学性能

材料研究学报 2018年第3期32卷 191-199页

作者：马明明连峰姜康张会臣大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院大连116026

为研究织构形貌对表面润湿性和摩擦学性能的影响,建立凹坑表面流体动压润滑数学模型,计算底面为正方形的棱柱和圆台形凹坑表面的润滑膜动压承载力。计算结果表明,凹坑面积率为19.6%时,圆台形凹坑表面的流体动压润滑膜承载力是棱柱凹坑... 详细信息

为研究织构形貌对表面润湿性和摩擦学性能的影响,建立凹坑表面流体动压润滑数学模型,计算底面为正方形的棱柱和圆台形凹坑表面的润滑膜动压承载力。计算结果表明,凹坑面积率为19.6%时,圆台形凹坑表面的流体动压润滑膜承载力是棱柱凹坑表面的2.4倍。利用激光加工技术,在5083船用铝合金表面加工与数学模型一致的棱柱形和圆台形凹坑织构,利用低表面能修饰和溶胶凝胶法涂敷SiO_2改变表面润湿性能。接触角测试显示,棱柱形凹坑表面的接触角比圆台形凹坑表面大2°~4°。摩擦实验显示,将织构和化学组分相结合的双疏表面可以显著地提高摩擦学性能。圆台形凹坑表面的摩擦学性能优于棱柱形凹坑表面,与计算结果相符。凹坑形貌对表面摩擦学性能的影响大于对表面润湿性的影响。

关键词：材料表面与界面摩擦学性能织构润滑膜承载力润湿性润滑介质

EB-PVD制备的CoCrAlY涂层的喷丸强化

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材料研究学报 2018年第7期32卷 525-532页

作者：何利民邓仲华黄光宏常振东刘其斌北京航空材料研究院表面工程研究所北京100095 贵州大学材料与冶金学院贵阳550025

使用强度为0.1 N、0.2 N、0.3 N以及0.45 N的喷丸对用EB-PVD制备的CoCrAlY涂层进行表面强化,观察了喷丸强化前后涂层的表面形貌,测量了喷丸前后涂层的表面粗糙度、表面残余应力、涂层的厚度和截面硬度,对比分析了喷丸前后涂层物相变化... 详细信息

使用强度为0.1 N、0.2 N、0.3 N以及0.45 N的喷丸对用EB-PVD制备的CoCrAlY涂层进行表面强化,观察了喷丸强化前后涂层的表面形貌,测量了喷丸前后涂层的表面粗糙度、表面残余应力、涂层的厚度和截面硬度,对比分析了喷丸前后涂层物相变化以及涂层高温氧化性能。结果表明:当喷丸强度为0.2 N时,CoCrAlY涂层的抗高温氧化性能大幅度提高。喷丸强度大于等于0.45 N时涂层出现破损,抗高温氧化性能降低。适当强度的喷丸能降低CoCrAlY涂层表面的粗糙度,提高涂层的致密度,改善物相结构,进而提高其抗高温氧化性能。喷丸强度大于等于0.3 N时CoCrAlY涂层表面出现鳞状突出物,Al氧化物在此处择优生长,Al氧化膜因应力集中而破裂,降低涂层的使用寿命。

关键词：材料表面与界面喷丸 EB-PVD CoCrAlY涂层高温氧化性能塑性变形

Cr掺杂类金刚石碳基薄膜在发动机油环境下的摩擦学机制

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材料研究学报 2017年第1期31卷 18-26页

作者：郑韶先任思明蒲吉斌兰州交通大学机电工程学院兰州730070 中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000

系统研究了在发动机工作温度(180℃)铬掺杂类金刚石碳基薄膜(Cr-DLC)在聚α-烯烃(PAO润滑油)及含添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的PAO润滑油中的摩擦磨损性能,用多种手段表征分析了Cr-DLC薄膜在润滑油介质中的摩擦机理。结果表明:在含... 详细信息

系统研究了在发动机工作温度(180℃)铬掺杂类金刚石碳基薄膜(Cr-DLC)在聚α-烯烃(PAO润滑油)及含添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的PAO润滑油中的摩擦磨损性能,用多种手段表征分析了Cr-DLC薄膜在润滑油介质中的摩擦机理。结果表明:在含添加剂ZDDP的润滑状态下ZDDP衍生的润滑膜抑制了薄膜表面的石墨化,金属元素的掺入提高了薄膜的表面活性,加速了摩擦界面的化学反应,促进了润滑膜的形成和抗磨产物(CrO_x/CrPO_4)的积累,大大提高了Cr-DLC薄膜的摩擦学性能。

关键词：材料表面与界面 DLC ZDDP 摩擦磨损润滑膜摩擦化学反应

Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层残余应力的有限元分析

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材料研究学报 2014年第10期28卷 787-793页

作者：龚伟周黎明王恩泽西南科技大学制造科学与工程学院绵阳621010 中国工程物理研究院激光聚变研究中心绵阳621900 西南科技大学材料科学与工程学院绵阳621010

设计了Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层,使用有限元软件分析了成分分布指数、梯度层数目和梯度层厚度等参数对涂层/基体界面残余热应力的影响。结果表明:功能梯度材料的最佳成分梯度指数为m=1;涂层最佳层数为3-5层;涂层最佳厚度为1-1.5 ... 详细信息

设计了Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层,使用有限元软件分析了成分分布指数、梯度层数目和梯度层厚度等参数对涂层/基体界面残余热应力的影响。结果表明:功能梯度材料的最佳成分梯度指数为m=1;涂层最佳层数为3-5层;涂层最佳厚度为1-1.5 mm;涂层表层主要分布为径向压应力;在涂层/基体界面的边缘区域应力集中较为严重;涂层/基体界面处的径向应力、轴向应力和剪切应力与成分分布指数、梯度层数目和梯度层厚度有密切的关系。用涂搪法制备了梯度涂层,用X射线衍射法(XRD)测试了涂层表面残余应力,验证了有限元结果的准确性。

关键词：材料表面与界面微晶玻璃有限元分析功能梯度涂层残余热应力

等离子喷涂铁基涂层疲劳磨损裂纹捕捉技术研究

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兵工学报 2016年第1期37卷 109-113页

作者：朴钟宇赵朦朦徐滨士王海斗文东辉浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310012 装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100089

采用等离子喷涂制备了铁基涂层,使用声发射技术对涂层的疲劳磨损实验进行在线监测,捕捉裂纹动态信息,总结典型的声发射信号反馈类型,通过渗透探伤的方式对涂层表面微损伤区域进行表征,并采用聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)技术对涂... 详细信息

采用等离子喷涂制备了铁基涂层,使用声发射技术对涂层的疲劳磨损实验进行在线监测,捕捉裂纹动态信息,总结典型的声发射信号反馈类型,通过渗透探伤的方式对涂层表面微损伤区域进行表征,并采用聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)技术对涂层的微损伤区域进行亚表层分析探索失效机理。结果表明:涂层疲劳磨损过程中声发射信号反馈分为3个阶段,即磨合期、稳定期和突变期;结合渗透探伤技术可以有效锁定涂层表面微损伤区域,验证声发射信号反馈的准确性,可见通过声发射在线监测技术可以准确地捕捉涂层内部的开裂;FIB-SEM分析表明涂层疲劳磨损失效的起源是近表层微缺陷。

关键词：材料表面与界面等离子喷涂铁基涂层疲劳磨损声发射裂纹捕捉

基于灰度共生矩阵和神经网络的Si_3N_4陶瓷推挤加工表面纹理分析

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兵工学报 2015年第8期36卷 1518-1524页

作者：田欣利王龙王望龙唐修检吴志远装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072

基于边缘破碎效应驱动裂纹软推挤加工是一项新颖的加工技术。通过采集Si3N4陶瓷的软推挤加工表面形貌,运用灰度共生矩阵(GLCM)分析了对比度、熵、相关性3个特征参数与加工表面纹理分布的内在关系。通过径向基网络和竞争层网络两类神经... 详细信息

基于边缘破碎效应驱动裂纹软推挤加工是一项新颖的加工技术。通过采集Si3N4陶瓷的软推挤加工表面形貌,运用灰度共生矩阵(GLCM)分析了对比度、熵、相关性3个特征参数与加工表面纹理分布的内在关系。通过径向基网络和竞争层网络两类神经网络的分工协作,对不同加工参数下已加工表面的纹理特征进行预测和分类,其预测结果的相对误差能控制在5%之内。随着对比度和熵越大,相关性越小;分类等级越大,表面平整程度越差。通过系统实验探讨了各加工参数对纹理特征的影响,可靠地评估了加工质量的优劣。随着车刀进给速度或槽深的增大,加工表面质量变差;随着凸缘厚度的增大,加工表面质量先逐渐变差,但经过凸缘厚度2.5 mm分界点后却又有所改善。

关键词：材料表面与界面 Si3N4陶瓷纹理特征灰度共生矩阵神经网络

Cr12MoV冷作模具钢渗硼层表面与界面分析

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兵工学报 2015年第3期36卷 571-576页

作者：孔德军谢春洋常州大学机械工程学院江苏常州213164 常州大学江苏省材料表面科学与技术重点实验室江苏常州213164

采用热浸渗法对Cr12MoV冷作模具钢进行渗硼处理,通过扫描电镜、能量色谱和X射线衍射分析渗硼层表面-界面形貌、化学元素分布和物相组成,对结合界面进行线扫描和面扫描分析,讨论了热浸法渗硼机理,并对残余应力和残余奥氏体进行测试。测... 详细信息

采用热浸渗法对Cr12MoV冷作模具钢进行渗硼处理,通过扫描电镜、能量色谱和X射线衍射分析渗硼层表面-界面形貌、化学元素分布和物相组成,对结合界面进行线扫描和面扫描分析,讨论了热浸法渗硼机理,并对残余应力和残余奥氏体进行测试。测试结果表明:渗硼层表面存在着细小气孔,与不溶于硼化物的原子扩散相关;渗硼层表面形成的高硬Fe B按照(002)方向择优生长;渗硼层结合界面化学元素发生相互扩散,元素分布均匀;渗硼处理后表面残余应力由拉应力变为压应力,同时残余奥氏体转变为马氏体,改善了冷作模具的摩擦与磨损性能。

关键词：材料表面与界面 Cr12MoV钢渗硼处理表面-界面残余应力残余奥氏体

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激光织构对干摩擦性能的影响及机理研究

兵工学报 2015年第2期36卷 200-205页

作者：齐烨常秋英王斌李娟北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 中国兵器科学研究院北京100089

采用LM-YLP-20F-Ⅱ型激光打标机进行表面织构化处理,形成具有规则排列的圆形微坑阵列。通过环-块线接触摩擦磨损试验,研究了不同面密度的激光表面织构对干摩擦磨损性能的影响,采用探针轮廓仪和扫描电镜对试件的表面形貌进行了分析。建... 详细信息

采用LM-YLP-20F-Ⅱ型激光打标机进行表面织构化处理,形成具有规则排列的圆形微坑阵列。通过环-块线接触摩擦磨损试验,研究了不同面密度的激光表面织构对干摩擦磨损性能的影响,采用探针轮廓仪和扫描电镜对试件的表面形貌进行了分析。建立了摩擦副的简化接触有限元模型,模拟摩擦副的滑动摩擦过程,从应力的角度分析表面织构对干摩擦性能的影响机理。试验结果表明:激光表面织构化对试件表面硬度影响显著;当激光织构面密度小于20%时,构成摩擦副的两试件的磨损量都小于无织构情况;当织构面密度大于20%时,与无织构情况相比,织构化试件的磨损仍降低,但对偶件的磨损反而增大。仿真结果表明:对织构化试件的对偶件来说,在一定的织构面密度范围内,在平均应力无大幅提高的前提下,织构凹坑的存在,缓解了接触区应力集中现象,从而有利于降低磨损。

关键词：材料表面与界面磨损激光表面织构干摩擦有限元仿真

激光辅助冷喷涂Cu颗粒撞击45钢的数值模拟

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兵工学报 2015年第11期36卷 2157-2163页

作者：骆芳赵兵姚建华浙江工业大学之江学院浙江杭州310024 浙江工业大学激光加工技术工程研究中心浙江杭州310014 浙江省高端激光制造装备协同创新中心浙江杭州310014

采用有限元分析软件ANSYS Multiphysics/LS-DYNA模块,选取Johnson-Cook材料模型与双线性各向同性硬化材料模型,建立了激光辅助冷喷涂三维模型,并通过这两种材料模型模拟了不同入射速度和沉积点温度条件下,Cu颗粒撞击45钢基体的沉积过程... 详细信息

采用有限元分析软件ANSYS Multiphysics/LS-DYNA模块,选取Johnson-Cook材料模型与双线性各向同性硬化材料模型,建立了激光辅助冷喷涂三维模型,并通过这两种材料模型模拟了不同入射速度和沉积点温度条件下,Cu颗粒撞击45钢基体的沉积过程,分析了速度、沉积点温度对沉积颗粒变形行为的影响。结果表明:常温下颗粒撞击速度为800 m/s和基体预热温度850℃、颗粒速度为500 m/s时,Cu颗粒都能有效沉积到45钢基体上;两种模型都能用于预测激光辅助冷喷涂工艺参数。

关键词：材料表面与界面冷喷涂材料模型模拟