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期刊信息/Journal information
摩擦学学报
摩擦学学报

薛群基

双月刊

1004-0595

tribology@lzb.ac.cn

0931-4968238

730000

甘肃省兰州市天水中路18号

摩擦学学报/Journal TribologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国科学院兰州化学物理研究所主办、科学出版社出版并向国内外公开发行的覆盖摩擦学各分支学科的最权威综合性学术期刊，主要报道摩擦学领域重要基础研究、应用研究新成果，反映国内外摩擦学学科进展和动向，发现和培养人才，推动摩擦学学科发展。读者对象为从事摩擦学研究、新材料研制等中高级专业人才，大学有关专业的教学人员和本科中高年级以上专门人才等。
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    磨粒浓度对压裂泵柱塞密封副摩擦特性影响研究

    胡刚罗鸿辉王国荣马建波...
    1639-1649页
    查看更多>>摘要：当压裂泵发生压裂液泄漏,硬质石英砂颗粒进入柱塞摩擦副,影响其摩擦学性能.为研究颗粒浓度对柱塞橡胶摩擦学特性的影响,采用氢化丁腈橡胶与40CrNiMoA合金钢作为研究对象,制备含有固体颗粒的压裂液,通过模拟柱塞工作环境和运动形式,改变颗粒浓度,采用销-块试样进行往复摩擦试验.摩擦试验后,将橡胶件洗净晾干,使用三维白光干涉形貌仪和扫描电子显微镜分析材料的磨痕表面形貌和化学成分.试验结果表明,随着颗粒浓度增大,氢化丁腈橡胶表面磨损越严重,不同浓度下的橡胶表面形貌存在很大的不同.含有颗粒的压裂液会提高摩擦副的摩擦系数,并随着颗粒浓度增加,摩擦系数呈增长趋势,增长率先增大后减小;纯润滑介质时,橡胶表面磨损形貌为微凹坑,磨损机制为疲劳磨损;随着颗粒的介入,橡胶表面磨损形貌为沟槽和凹坑,磨损机制变为磨粒磨损;往复摩擦瞬时速度不恒定,导致润滑状态不稳定且颗粒汇聚堆积;颗粒浓度增大时,颗粒汇聚堆积增多,橡胶表面磨损加剧,弹性变形增加会导致更多的能量损耗.

    氢化丁腈橡胶硬质颗粒磨粒磨损能量耗散柱塞密封副

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    柱塞泵滑靴副Cu-Sn-Bi合金的摩擦学性能

    李振宇史小锋杨东亚王宏刚...
    1650-1661页
    查看更多>>摘要：采用粉末冶金工艺在钢背底上烧结了2种不同Ni含量(质量分数为0%和2%)的铜锡铋(Cu-Sn-Bi)双金属复合材料,研究了复合材料合金铜层密度、布氏硬度、微观组织和不同环境温度(25、70、100和150℃)下的摩擦学性能.结果表明:Ni强化后的复合材料密度和表面硬度均有所提高;合金表面孔洞减少,晶粒细化作用明显,这归因于Ni加入合金中引起的再结晶反应;拉伸断口处的小韧窝提高了合金的断裂韧性;相对于未经Ni强化的Cu-Sn-Bi,摩擦试验中含质量分数2%Ni的Cu-Sn-Bi复合材料在温度较低时有更稳定的摩擦系数和更长的摩擦寿命,这得益于强化后的合金磨痕表面形成了1种耐磨层;在温度较低时,耐磨层主要由磨痕表面的轻微塑性变形层和吸附的NiO氧化层组成;在温度较高时,耐磨层主要由磨痕表面均匀涂覆的Fe2O3和Fe2O4组成;此外,强化后的Cu-Sn-Bi合金大幅减少了在干摩擦过程中剥落的磨屑数量,使其更适合用于闭式机械设备中;Ni强化后的合金试样在缺油润滑状态下能更平稳的进入混合弹流润滑阶段.

    NiCu-Sn-Bi双金属复合材料环境温度摩擦磨损

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    基于双色荧光法的乳化液流体动压润滑界面影响机理研究

    吕春风韩素立刘玉健郭峰...
    1662-1672页
    查看更多>>摘要：利用面接触润滑油膜测量系统,结合双色荧光法,研究流体动压润滑中不同表界面对乳化液成膜机理的影响.通过对钢块表面涂覆AF(Anti Finger Print)和FAS(Fluorodecyl-trimethoxysilane)进行疏水疏油处理,采用光干涉法测量乳化液流体动压油膜厚度,结果显示乳化液的油膜厚度受到固/液界面润湿性的影响.具体来说,在充分供油条件下,AF表面的油膜厚度最高,其次是Steel表面,而FAS表面的油膜厚度最低.运用双色荧光法观察到乳化液的油水两相在竞争吸附行为中存在差异,在固体表面,油相分子优先黏附于固体表面形成有效油膜.乳化液与不同表面接触时,在AF表界面分离油相与界面所需克服的黏附功最大,Steel表面次之,FAS表面最小,与油膜厚度试验结果相吻合.

    流体动压润滑乳化液双色荧光法光干涉法油膜厚度

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    临界退火温度对含铝热轧中锰钢滑动摩擦性能的影响

    毛沛宁黄兴民纪秀林张娟...
    1673-1684页
    查看更多>>摘要：典型的耐磨高锰钢在低应力摩擦条件下加工硬化能力欠缺,相应工况下耐磨性能并不理想.中锰钢因成型工艺简单,成本较低,在耐磨钢领域有巨大的潜力.为发掘中锰钢在滑动条件下的摩擦学性能优势,着重分析退火温度对Fe-5Mn-3.2Al-0.35C热轧耐磨中锰钢(名义成分,质量分数,简称5MnAl)组织结构和滑动耐磨性的影响.热轧淬火5MnAl钢为全马氏体组织,经650℃退火后获得铁素体和碳化物的混合组织;超过700℃临界退火导致马氏体逆相变为奥氏体和铁素体,残留奥氏体含量随退火温度的升高先增加后略有下降.相比于市售耐磨中锰钢,退火态5MnAl热轧钢在滑动摩擦条件下均具有更低的摩擦系数和磨损率;650℃退火试验钢在10N载荷下具有最低的磨损率,700℃退火试验钢在20N载荷下耐磨性约为BTW钢的3.5倍.由于具有显著的高应变硬化率,800℃退火试验钢在大载荷下表现出最低的磨损率.5MnAl中锰钢的磨损机理主要是磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损.深化新型中锰钢应变硬化机理的理解,必将有利于推动其在耐磨领域的广泛应用.

    中锰钢临界退火磨损机理摩擦学应变硬化

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    孔隙形态对多孔储液材料自润滑性能的影响

    秦红玲曾毅张立保陈江雄...
    1685-1693页
    查看更多>>摘要：多孔储液自润滑材料在受到外力作用时,储存在孔隙中的润滑油由于多孔骨架的变形会被挤出参与润滑,其自润滑性能与其内部微孔结构形态密切相关,为此,本文中采用3D打印技术制备了方心圆、方角圆和球心圆等3种不同孔隙结构的多孔储液材料,研究在孔隙率为20%的情况下不同孔隙结构参数对多孔结构力学性能、储油性能、渗透性能以及自润滑性能的影响.结果表明:在外力作用下,球形胞元结构由于应力和应变分布更均匀,更有利于润滑油的持续析出,而方形胞元结构则出现明显的应力集中现象,局部较大的孔隙形变阻碍了润滑油的析出;迂曲度越大、孔径越小的孔隙结构持油性能越强,同时其润滑油析出量比对温度变化更加敏感,但储油性能和渗透性能较差;在低载荷低频率工况下,储油性能和持油性能与多孔材料的自润滑性能呈正相关关系,随着载荷的增大,胞元结构应力集中效应逐渐成为影响自润滑性能的主要因素;随着滑动频率的增大,摩擦发热功率增大,导致温度上升,迂曲度较小的方角圆在热效应作用下能持续析出润滑油不断改善润滑状态.

    多孔储液材料自润滑孔隙形态迂曲度3D打印

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    振动与冲击对机械密封瞬态性能的影响

    王青阳王增丽吴伟烽于博...
    1694-1706页
    查看更多>>摘要：在多相泵输送油气混相介质过程中,原油中甲烷的溶解析出和断塞流的冲击会引起轴系振动和工况波动冲击,从而影响机械密封的瞬态性能.为了探究振动和冲击对瞬态密封性能的影响,建立了考虑甲烷溶解的机械密封瞬态动力学模型.给出了不同位移扰动、动力学参数以及工况波动冲击下的液膜流场演变特性和瞬态密封性能.结果表明:振动会导致液膜动压和空化区波动,波动范围在67.2%～172%之间.密封性能的波动幅度和频率随着位移扰动的增大而增大.当O型圈阻尼为1.2 kN·s/m,浮环质量为0.5 kg时,密封性能的波动幅度和频率最小.机械密封的冲击响应和冲击频率的变化随着转速、含气率和压力冲击的升高而更为剧烈.多相泵的机械密封应采用阻尼大的O型圈和质量小的浮环,并可通过增加补偿机构来提高密封系统的抗干扰能力.

    多相泵机械密封振动冲击瞬态性能

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    NP油溶性离子液体添加剂的制备及其结构对摩擦学性能影响

    王玉荣谢经堂郭斌张朝阳...
    1707-1719页
    查看更多>>摘要：制备了2种新的磷酸季铵离子液体N22216P和N12121216P,研究了这2种离子液体(ILs)的溶解性能、黏温性能、热稳定性能和防腐性能,探究了室温和高温下它们作为PAO10润滑添加剂的摩擦学性能,并分析了ILs的结构对其润滑性能的影响.结果发现,质量分数为1%的N22216P和N12121216P表现出比1%商业添加剂T204更优异的润滑性能.根据电接触电阻、石英晶体微天平测量、能谱和X射线光电子能谱表征结果,推测这2种ILs在摩擦过程中易吸附在基底表面形成吸附膜,这有助于在钢表面发生摩擦化学反应形成摩擦保护膜,从而起到减摩抗磨作用.此外,还发现:室温和高温润滑下,具有较低空间位阻结构的ILs更易吸附在基底上形成更致密的吸附膜并进一步在钢表面发生反应形成更多的含有抗磨化合物的更致密的润滑膜,因此,空间位阻较小的N22216P具有更优异的润滑性能,这表明ILs作为基础油添加剂的润滑性能受空间位阻结构的影响.

    润滑添加剂离子液体润滑性能磨损润滑机理

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    多孔质可倾瓦推力轴承柔性枢轴结构设计和性能分析

    夏勇杰郭红李瑞珍石明辉...
    1720-1729页
    查看更多>>摘要：为进一步优化多孔质可倾瓦推力轴承结构,提升性能,提出并设计直梁形、弓形及混合形3种柔性枢轴形式的轴承并对其性能进行测试分析.基于Darcy定律、N-S方程、流量平衡方程和瓦块运动方程等建立了多孔质可倾瓦气体推力轴承的静特性分析模型,并对不同柔性枢轴结构进行有限元分析,最后搭建了轴承静特性测试试验台.研究了不同柔性枢轴结构及偏置对于轴承静特性的影响.结果表明:弓形枢轴转动刚度最低、灵敏度最高,相同条件下瓦块的变形量最大,更适用于灵敏度要求高的场合;直梁形枢轴适用于承载力大的场合;混合形枢轴兼备了这2种结构的特点,适用于较高载荷以及较高灵敏度的场合;合理的枢轴偏置程度在一定程度上也能够提升轴承的性能.理论与试验结果具有很好的一致性,从一定程度上验证了理论模型的合理性.

    气体轴承多孔质轴承推力轴承可倾瓦轴承柔性枢轴

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    盾构机主驱动用丁腈橡胶密封材料的加工、力学及耐磨性能研究

    张彩霞王廷梅陈守兵张新瑞...
    1730-1738页
    查看更多>>摘要：盾构机主驱动密封件是1种大型异形橡胶密封件,橡胶材料的加工性能在其精细结构成型过程中发挥着举足轻重的作用,而焦烧时间和门尼黏度是影响橡胶材料加工性能的关键因素.针对盾构机主驱动橡胶密封件的成型工艺对丁腈橡胶(NBR)加工性能的要求,本研究中以松明油、癸二酸二丁酯和固体古马隆树脂为原料,合成复合增塑剂;并使用高结构炭黑和低结构炭黑并用的补强体系,对NBR密封材料进行加工性能、物理机械性能和摩擦性能的宏观调控.结果表明:由于复合增塑剂中三组分的协同作用,当复合增塑体系中松明油的使用量为0.9 phr(parts per hundred parts of rubber,每百份橡胶中组份的重量份数)时,本研究中制备的高性能NBR密封材料,不仅满足大型盾构机用异形密封圈的成型工艺要求,混炼胶焦烧时间T10可长达168.6 s,门尼黏度值ML(1+4)可低至46.95;还是1种兼具高强度、高韧性、高耐磨、高回复性与高耐热性的自润滑橡胶密封材料,且该材料的耐磨性能已在盾构机主驱动模拟试验台中进行了验证,可以满足盾构机主驱动系统对密封有效性和寿命的需求,本研究可以为大型盾构机主驱动密封材料的设计制备提供支撑.

    丁腈橡胶盾构机主驱动密封焦烧时间门尼黏度密封材料

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    二聚酸离子液体作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

    张铭建陈云龙李维民程顺峰...
    1739-1751页
    查看更多>>摘要：以不同链长的二元脂肪酸作为阴离子,以二异丙醇胺作为阳离子,合成了4种羧酸铵型离子液体(CAILs),并研究了其作为水-二乙二醇(WDG)添加剂的溶解性和摩擦学性能,随后采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束-透射电子显微镜(FIB-TEM)、石英晶体微天平(QCM)和X射线光电子能谱(XPS)对试验后的磨痕进行二维形貌的观察和化学组成的分析.结果表明:4种离子液体在水-二乙二醇中有良好的溶解性(>4.0%,质量分数)和稳定性.此外,4种离子液体都能增强WDG的减摩性能,但只有二聚酸离子液体(DC36-DIPA)增强了WDG的抗磨性能,同时提高了WDG的承载能力(500 N),表现出最佳的摩擦学性能.OM、SEM、FIB-TEM、QCM和XPS结果表明:质量分数0.5%DC36-DIPA在钢-钢摩擦副表面生成了厚度约为60～70 nm、以铁氧化物为主要成分的摩擦膜,这层摩擦膜通过DC36-DIPA分子在金属表面的吸附以及润滑剂与摩擦副之间的摩擦化学反应而形成,起到减摩抗磨的作用.

    离子液体吸附摩擦化学反应润滑机制

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