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表面微坑对高压轴向柱塞泵滑靴副油膜性能的影响

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润滑与密封 2018年第6期43卷 30-34,42页

作者：倪斯亮吴怀超赵丽梅杨绿贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025

高压轴向柱塞泵滑靴副在油润滑条件下工作,零件的表面结构对接触面油膜性能有重要影响。选择锥形、圆柱形、方形3种不同形貌微坑开设于滑靴底部,探讨在高速高压工况下,当滑靴表面微坑形貌参数改变时,油膜承载能力及温升的变化规律。基... 详细信息

高压轴向柱塞泵滑靴副在油润滑条件下工作,零件的表面结构对接触面油膜性能有重要影响。选择锥形、圆柱形、方形3种不同形貌微坑开设于滑靴底部,探讨在高速高压工况下,当滑靴表面微坑形貌参数改变时,油膜承载能力及温升的变化规律。基于滑靴副静压润滑原理,利用有限元分析方法,研究在相同工况下,微坑形貌、面积率及深径比对35 MPa高压轴向柱塞泵滑靴副油膜压力与温度变化的影响。结果表明:锥形截面油膜承载能力最佳,在一定范围内,接触面平均压力随深径比的增加明显增大;方形表面在面积率小、深径比大时具有最小温升;合理倾斜微坑底面,优化表面形状,选择较大的深径比,能获得良好的油膜性能。

关键词：表面微坑轴向柱塞泵滑靴副油膜性能

TC4表面微坑对TC4/PEEK界面Ⅱ型断裂韧性影响研究

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TC4表面微坑对TC4/PEEK界面Ⅱ型断裂韧性影响研究

作者：庞小飞南京航空航天大学

学位级别：硕士

作为第四代典型的纤维金属混杂层板结构—TiGr(TC4/PEEK/C)层板凭借其优异的耐热性、抗腐蚀性、抗冲击性等受到了普遍的关注,并且在航空航天、汽车等结构领域得到了广泛的应用。但由于层板中金属与树脂界面(TC4/PEEK)的相容性问题会导... 详细信息

作为第四代典型的纤维金属混杂层板结构—TiGr(TC4/PEEK/C)层板凭借其优异的耐热性、抗腐蚀性、抗冲击性等受到了普遍的关注,并且在航空航天、汽车等结构领域得到了广泛的应用。但由于层板中金属与树脂界面(TC4/PEEK)的相容性问题会导致界面产生应力集中现象,使得裂纹极易在界面层扩展,引起层板脱粘。因此,改善金属与树脂界面结合情况对降低裂纹扩展速率、提高金属与复合材料层间韧性具有重要的工程意义。为了探究TC4表面的微观形貌对TC4/PEEK界面增韧机理,论文通过光刻工艺在TC4表面制备形状和几何参数可控的微结构,建立界面多尺度模型,模拟TC4/PEEK界面Ⅱ型断裂过程,最后与Ⅱ型断裂韧性测试(ENF试验)进行对比验证。首先,优化TC4表面光刻工艺,调控TC4表面微结构形貌(圆形微坑、方形和条形微结构),结合理论解析计算及实验探究对比分析了三种微结构对TC4/PEEK界面Ⅱ型断裂韧性的影响。结果显示,圆形微坑结构对界面的增韧效果最好。以表面有圆形微坑的TC4为研究对象,通过建立TC4/PEEK界面单胞有限元模型,探究Ⅱ型载荷条件下,不同微坑尺寸的单胞模型界面应力与界面形貌变化机理。结果表明,界面微坑的存在可以改变界面应力分布,减小界面应力集中,且其作用效果与微坑的几何尺寸相关。在单胞有限元模型的基础上,建立基于内聚力模型的TC4/PEEK界面单元条有限元模型,分析单列微坑界面对TC4/PEEK界面裂纹扩展、Ⅱ型断裂载荷以及临界断裂韧性的影响。结果表明,微坑可以显著提高界面Ⅱ型断裂韧性,且与其直径、深度和间距的尺寸有关。其中直径对性能的影响最大,最优直径为600μm。经过界面参数转换,将单列微坑界面参数赋予到整体界面,建立TC4/PEEK界面有限元模型,得到TC4表面微坑对TC4/PEEK界面Ⅱ型断裂韧性的影响。结合ENF试验分析不同几何参数微坑对TC4/PEEK界面Ⅱ型断裂韧性的影响,并验证有限元模拟的正确性,得到最佳的界面微坑尺寸,结果表明,圆形微坑直径为600μm、深度为70μm以及直径与间距比为2:1时是其最优设计尺寸。

关键词： TC4/PEEK界面表面微坑 Ⅱ型断裂韧性单胞模型界面单元条模型多尺度

气缸套表面微坑复合粉末及粘结剂的摩擦学性能研究

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气缸套表面微坑复合粉末及粘结剂的摩擦学性能研究

作者：李萌大连海事大学

学位级别：硕士

随着柴油机向着高强度高功率密度发展,柴油机的内部摩擦损耗趋于严重。而在各种摩擦损耗中,气缸套活塞环之间的机械磨损占有很大比例。因此,研究气缸套活塞环的摩擦磨损具有重要意义。本文在气缸套表面加工微坑阵列,并填充不同比例的二... 详细信息

随着柴油机向着高强度高功率密度发展,柴油机的内部摩擦损耗趋于严重。而在各种摩擦损耗中,气缸套活塞环之间的机械磨损占有很大比例。因此,研究气缸套活塞环的摩擦磨损具有重要意义。本文在气缸套表面加工微坑阵列,并填充不同比例的二硫化钼、石墨烯混合粉末,与不同的粘结剂复合,由摩擦磨损试验机获得不同参数下的摩擦磨损规律。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、三维共聚焦显微镜等设备对磨损后的气缸套表面及微坑内部形貌进行检测,分析微纳米粉末复合粘结剂的减摩抗拉缸机理,得到以下结果:(1)在未复合粘结剂、复合粘结剂a、复合粘结剂b三种情况下,微坑内填充石墨烯粉末缸套试样的减摩与抗拉缸性能优于微坑内填充二硫化钼粉末及微坑内无填充的情况。与微坑内无填充情况相比,微坑内填充二硫化钼和石墨烯在未复合粘结剂时摩擦系数减少了 8.7%和27.1%,在复合粘结剂a时摩擦系数减少了13.1%和25.4%,在复合粘结剂b时摩擦系数减少了 8.3%和16.6%。与微坑内无填充情况相比,在微坑内填充二硫化钼和石墨烯时的抗拉缸时间提升了 85%和111%,在复合粘结剂a时的抗拉缸时间提升了 31%和33%,在复合粘结剂b时的抗拉缸时间提升了 58%和74%。(2)在未复合粘结剂、复合粘结剂a、复合粘结剂b三种情况下,试验时间内微坑中填充石墨烯粉末的气缸套试样,其粉末从微坑中的释放量均多于微坑内填充二硫化钼粉末的试样,依次提升了 37%、15%和40%。二硫化钼和石墨烯在复合粘结剂a时从微坑中的释放量降低了 41%和67%,在复合粘结剂b时从微坑中的释放量降低了 50%和66%。粘结剂的存在使得粉末的释放量减少。(3)在微坑内分别填充二硫化钼与石墨烯比例为1:4、2:3、3:2及4:1的混合粉末,通过试验发现微坑内填充二硫化钼与石墨烯比例为4:1的混合粉末具有最优的抗拉缸性能。在未复合粘结剂、复合粘结剂a、复合粘结剂b三种情况下,微坑内填充二硫化钼与石墨烯比例为4:1的混合粉末相对于微坑内无填充,抗拉缸时间分别增加了 29%、26%和23%。粘结剂提升了粉末的抗拉缸性能。

关键词：表面微坑固体润滑剂粘结剂摩擦系数抗拉缸性能

镀铬活塞环表面椭圆微坑织构激光制备工艺研究

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应用激光 2022年第1期42卷 52-59页

作者：李子航刘国东解长鹏刘祁文王明珠中北大学机械工程学院先进制造技术山西省重点实验室山西太原030051

为优化激光制备表面微坑织构工艺参数,提高缸套-活塞环摩擦副的摩擦学性能,使用纳秒脉冲激光器在镀铬活塞环表面制备椭圆形微坑织构,探究激光功率、加工次数、扫描速度与填充线间距对微坑形貌及尺寸的影响。结果表明:增大激光功率与重... 详细信息

为优化激光制备表面微坑织构工艺参数,提高缸套-活塞环摩擦副的摩擦学性能,使用纳秒脉冲激光器在镀铬活塞环表面制备椭圆形微坑织构,探究激光功率、加工次数、扫描速度与填充线间距对微坑形貌及尺寸的影响。结果表明:增大激光功率与重复加工次数、降低扫描速度与填充线间距可有效提高微坑深度;微坑长径长度随激光功率增大而减小,随加工次数的增加先增加后减小,扫描速度与填充线间距对其影响较小。当加工参数为激光功率9 W、重复扫描3次、扫描速度200 mm/s、填充线间距1μm、激光重复频率30 kHz时,可以在镀铬活塞环表面加工出长半径200μm、短半径150μm、深度为38μm的目标微坑。研究结果为激光在活塞环表面制备微坑织构及改善摩擦副摩擦学性能的实际应用提供指导。

关键词：激光微加工表面微坑织构工艺参数

表面微点蚀对渐开线直齿圆柱齿轮弹流润滑的影响

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润滑与密封 2011年第6期36卷 55-59页

作者：李超王优强王美术青岛理工大学机械工程学院山东青岛266033

以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,建立考虑表面微点蚀的润滑模型,给出相应的膜厚方程。通过改变微点蚀坑的弧度及坑深得到不同形貌的凹坑,利用多重网格法求得各微坑的热弹流润滑数值解,并与光滑解进行对比分析。结果表明:微坑的弧度一定... 详细信息

以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,建立考虑表面微点蚀的润滑模型,给出相应的膜厚方程。通过改变微点蚀坑的弧度及坑深得到不同形貌的凹坑,利用多重网格法求得各微坑的热弹流润滑数值解,并与光滑解进行对比分析。结果表明:微坑的弧度一定时,坑深或外径的增大会使油膜的中心压力减小,中心膜厚增大;微坑的深度一定时,弧度的增大会使接触区中心处各啮合点的油膜压力随之减小,膜厚随之增大;微坑的边缘是非光滑的,这一区域的数值解波动很大。

关键词：表面微坑渐开线直齿圆柱齿轮形貌弹流润滑

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水润滑陶瓷滑动轴承润滑性能数值模拟研究

水润滑陶瓷滑动轴承润滑性能数值模拟研究

作者：范晓梦青岛理工大学

学位级别：硕士

水的理化性能与传统润滑有所不同,它的粘度低,水润滑轴承的承载能力低,因此用水作为润滑介质时要选用合适的轴承材料。本文选用了耐高温、耐腐蚀、耐摩擦磨损的陶瓷材料作为轴承材料,针对水润滑陶瓷滑动轴承,建立了无限长线接触弹流润... 详细信息

水的理化性能与传统润滑有所不同,它的粘度低,水润滑轴承的承载能力低,因此用水作为润滑介质时要选用合适的轴承材料。本文选用了耐高温、耐腐蚀、耐摩擦磨损的陶瓷材料作为轴承材料,针对水润滑陶瓷滑动轴承,建立了无限长线接触弹流润滑模型,运用弹流润滑理论、软弹流润滑理论、多重网格法及多重网格积分法对其进行弹流润滑分析,得到了不同条件下的润滑数值解。本文考虑的主要影响因素有:惯性力、瞬变载荷、表面微坑、时变粗糙度以及混合润滑等因素。首先,考虑了热效应及表面连续波状粗糙度的影响,求得了水作为润滑剂时滑动轴承在惯性力作用下的数值解,并对比了有无惯性力时润滑膜压力与水膜厚度的变化情况,分析了考虑惯性力时不同转速、不同滑滚比、不同粗糙度幅值对润滑性能的影响。其次,综合考虑热效应与时变效应,数值模拟了阶跃、矩形脉冲、正弦脉冲以及高斯脉冲四种不同形式的瞬变载荷下水润滑陶瓷轴承的压力与膜厚的变化情况,得到了水润滑膜中心压力、中心膜厚与最小膜厚在不同瞬时的变化趋势,并对比了四种形式的瞬变载荷的最小膜厚度的变化情况。第三,考虑了热效应的影响,建立了存在矩形、球冠形微坑的摩擦副模型,分析了矩形、球冠形两种不同表面微坑下润滑膜的压力与膜厚情况,通过数值分析得到了陶瓷滑动轴承的数值解,对比了两种微坑形式下的压力与膜厚并分析对比了不同的微凹坑深度、微凹坑宽度、微凹坑个数以及不同的滑滚比下水润滑陶瓷轴承的润滑性能。最后,考虑了两固体接触表面存在的时变粗糙度的影响,建立了线接触混合润滑的数学模型,求得了水润滑陶瓷滑动轴承在不同瞬时的水润滑膜压力与水膜厚度情况,并对比了不同滑滚比、不同膜厚比、不同转速及不同粗糙度波幅对润滑性能的影响。

关键词：水润滑陶瓷轴承惯性力瞬变载荷表面微坑时变粗糙度混合润滑

离子注入对表面成孔316L不锈钢耐蚀性及血液相容性的影响

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离子注入对表面成孔316L不锈钢耐蚀性及血液相容性的影响

作者：林开杰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

316L不锈钢具有良好的耐蚀性和血液相容性,因此被广泛应用于医用植入材料,是制造心血管支架的主要材料。虽然316L不锈钢在临床应用中表现出优异的性能,但是进一步提高它的耐蚀性和血液相容性仍然是国内外研究者的研究热点。本文采... 详细信息

316L不锈钢具有良好的耐蚀性和血液相容性,因此被广泛应用于医用植入材料,是制造心血管支架的主要材料。虽然316L不锈钢在临床应用中表现出优异的性能,但是进一步提高它的耐蚀性和血液相容性仍然是国内外研究者的研究热点。本文采用离子注入的方法对医用316L不锈钢进行表面改性,研究了不同注入元素、注入剂量以及表面微坑的形成对其表面成分、表面性能以及血液相容性的影响。本文利用磁控溅射镀铝和阳极氧化的方法,在316L不锈钢表面制备微坑;对表面成孔和未成孔的试样进行离子注入处理,注入元素为N、O、F,注入剂量为1×1017ions/cm2、6×1017ions/cm2;利用X射线光电子能谱分析了离子注入处理后,316L不锈钢表面成分的变化;利用电化学极化曲线方法,分析了离子注入对表面未成孔及成孔试样耐蚀性的影响;通过测量不同处理状态试样的血液接触角,评价了离子注入及表面微坑对316L不锈钢表面润湿性的影响;利用溶血率测试、动态凝血时间测试和血小板粘附测试,评价了离子注入及表面微坑对316L不锈钢血液相容性的影响。表面成分分析结果表明:经过离子注入处理后,316L不锈钢表面成分发生了变化。对于注氮试样,当注入剂量低时,氮以固溶态形式存在,Fe元素以金属单质形式存在,当注入剂量增大时,氮以固溶态形式和CrN化合物形式存在,Fe元素以金属单质和铁的氮化物形式存在,随着注入剂量的提高,不锈钢表面氮原子百分比提高;经过氧离子注入处理后,316L不锈钢表面的Fe单质全部转变为Fe的氧化物,表面产生了Cr2O3,随着注入剂量的提高,Fe2+化合物的量减少,Fe3+化合物的量增加,并且部分氧化物转变为氢氧化物,随着注入剂量的增大,氧原子百分比有所提高,但是提高程度不大;氟离子注入试验中,在不同的注入剂量下,氟元素的存在形式没有发生变化,不锈钢表面生成了FeF2、FeF3以及CrF3等氟化物,当注入剂量为1×1017 ions/cm2时,表面氟原子已经达到饱和状态。电化学极化曲线测试结果表明,经离子注入处理后的试样,自腐蚀电位提高,腐蚀电流密度降低,说明离子注入处理可以提高316L不锈钢的耐蚀性;随着注入剂量的提高,自腐蚀电位降低,腐蚀电流密度提高,说明随着注入剂量的提高,耐蚀性有所降低。表面血液接触角测试结果表明,离子注入和表面微坑的形成可以提高316L不锈钢表面的血液接触角。血液相容性测试结果证实,离子注入处理可以降低316L不锈钢的溶血率,延长凝血时间,并显著降低316L不锈钢表面对血小板的激活作用,从而提高316L不锈钢的血液相容性;表面微坑的形成可以提高316L不锈钢的抗凝血性能,改善血液相容性。说明离子注入可以提高表面成孔316L不锈钢的血液相容性。

关键词： 316L不锈钢离子注入表面微坑耐蚀性润湿性血液相容性

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润滑接触区表面单坑的行为研究

润滑接触区表面单坑的行为研究