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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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    弹流润滑状态下热可逆超分子凝胶润滑剂成膜机制的研究

    范琳王永强陈强刘骁...
    585-596页
    查看更多>>摘要：轴承和齿轮等机械部件在平稳运转过程中处于弹流润滑状态,研究超分子凝胶润滑剂在弹流润滑状态下的润滑性能具有重要意义.主要研究了热可逆超分子凝胶润滑剂在弹流条件下的摩擦学性能,采用同步热分析仪和差示扫描量热仪分析了超分子凝胶润滑剂的相转变温度和热分解温度,证明该凝胶润滑剂具有良好的热学稳定性.采用流变仪分析了超分子凝胶润滑剂的流变学性能,证明该凝胶润滑剂具有良好的机械稳定性和触变性.通过光弹流润滑油测量仪研究了超分子凝胶润滑剂在弹流润滑条件下速度、载荷以及浓度对成膜机制的影响.结果表明:膜厚随着速度增大而增加,随着载荷增大而减小;乏油时间随着载荷和浓度增大而增加.通过微牵引力测定仪研究了载荷、滑滚比和温度对Stribeck曲线的影响,结果表明载荷越大摩擦系数越大,滑滚比越大摩擦系数越大,温度升高摩擦系数减小.试验证明超分子凝胶润滑剂具有比基础油和锂基脂更优异的摩擦学性能,是1种具有潜在应用价值的新型润滑剂.

    超分子凝胶润滑剂弹流润滑流变学性能摩擦学性能

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    纤维材质对UHMWPE水润滑轴承复合材料摩擦学性能的影响

    郭智威冯润麒何阳袁成清...
    597-608页
    查看更多>>摘要：超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)在水润滑轴承领域具有巨大的发展潜力,然而单一的UHMWPE难以满足水润滑轴承的耐磨性需求,尤其是在低速重载工况下.通过纤维改性的方法可以提高其摩擦学性能,但是纤维材质的不同特性对于复合材料摩擦学性能的影响存在差异.通过热压模具分别制备剑麻纤维(Sisal fiber,SF)、碳纤维(Carbon fiber,CF)和聚酯纤维(Polyester fiber,PETF)与UHMWPE混合的定向纤维复合材料,并与纯UHMWPE做对照试验.利用R-tec往复摩擦试验机模拟不同载荷(5和10 N)和不同速度(20、40和60 mm/s)下铜球与不同复合材料的摩擦过程,通过邵氏硬度和极限抗弯强度试验对复合材料力学性能进行表征测试,采用接触角测试复合材料的浸润性,试验结束后用扫描电子显微镜观察表面磨损形貌.结果表明:纤维的力学性能,尤其是硬度和抗弯强度是影响定向纤维复合材料摩擦学性能的关键因素,所添加纤维在复合材料中强有力的支撑作用使摩擦学性能显著提高,纤维的耐磨性和浸润性是次要因素.试验工况下,CF/UHMWPE摩擦系数最低,且在低速重载(载荷10 N,速度20 mm/s)时的摩擦系数与纯UHMWPE相比降低了36.92%;添加耐磨性强的PETF纤维后,复合材料磨损体积与纯UHMWPE相比降低了30.56%.

    水润滑轴承摩擦学性能纤维材质UHMWPE复合材料

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    Al-Cr-Nb-Ti-Zr共晶难熔高熵合金高温摩擦磨损性能研究

    胡明川杜银裴旭辉王瀚铭...
    609-621页
    查看更多>>摘要：通过非自耗真空电弧熔炼制备了Al15+xCr20Nb15Ti40-xZr10(x=0、13)共晶难熔高熵合金,并探究了Al和Ti元素含量变化对Al15+xCr20Nb15Ti40-xZr10共晶难熔高熵合金相结构、微观组织、显微硬度与高温摩擦性能的影响规律.结果表明:2种合金相结构相同,均由富含Nb和Ti的B2相与富含Cr和Zr的C14 Laves相组成;但随着Al含量的增大,合金铸态组织发生了从亚共晶(初生B2相+B2/Laves相共晶相,x=0)到共晶(B2/Laves相共晶相,x=13)的转变,同时伴随着合金显微硬度的提高,并且在宽温域下的摩擦性能有所改善.随着摩擦试验温度的升高,2种合金的磨损机制均从磨粒磨损逐渐转变为以氧化磨损为主,且磨损率均呈现出逐渐降低的趋势.不同温度下摩擦试验发现完全共晶合金Al28Cr20Nb15Ti27Zr10表现出更好的耐磨性,这是由于完全共晶合金更高的硬度以及在高温下的氧化摩擦层含有更大比例的Al2O3,从而摩擦层更为致密.

    共晶难熔高熵合金共晶组织显微硬度摩擦性能磨损机制

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    不同岩石工况下新型高硬韧TBM刀圈用钢的磨损特性试验研究

    蒋金哲刘越刘春明
    622-632页
    查看更多>>摘要：TBM刀圈的磨损性能不仅取决于刀圈自身的组织及性能,而且与岩石的类型以及磨损载荷紧密相关.为此,选取了5种不同性能的刀圈钢,研究了磨损载荷以及岩石类型对试验钢磨损性能及磨损机制的影响.研究结果表明:在砂岩工况下,不同性能试验钢均表现出微观切削磨损机制,随着试验钢硬度的增加,磨损量减小,磨屑由卷曲条带状转变为木屑状.在花岗岩工况下,各试验钢磨损机制以犁削为主,磨屑呈粉末状或块状,磨损载荷较低时,耐磨性与试样硬度正相关,当磨损载荷增加到一定数值后,耐磨性同时取决于试验钢的硬度和韧性.

    TBM刀圈硬度韧性磨损行为岩石类型

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    31CrMoV9钢离子渗氮层的微动摩擦磨损特性研究

    龙有红任岩平何添李洪洋...
    633-643页
    查看更多>>摘要：针对31CrMoV9钢基体及其渗氮层,采用切向微动磨损试验机开展球/平面接触模式下的切向微动磨损试验.探究了在法向载荷为20N时,不同位移幅值下(D=5、10、50 μm)的切向微动损伤机制和损伤演变规律.采用X射线衍射仪(XRD)对试样表层物相进行分析,扫描电子显微镜(SEM)和白光干涉仪对试样磨损区进行形貌表征,能谱仪(EDS)和电子探针显微分析仪(EPMA)进行化学元素分析.结果表明:离子渗氮处理后在基体表面形成了化合物层和扩散层,显著提高了表面硬度.在法向载荷Fn=20 N时,随着微动位移幅值的增大,31CrMoV9基体及其渗氮层的微动运行区均由部分滑移区逐渐向混合、完全滑移区转变,磨损体积增大,磨损更加严重,稳定阶段的摩擦系数逐渐增大.在部分滑移区和完全滑移区,渗氮层较基体在稳定阶段的摩擦系数更小,而在混合区基体的摩擦系数更小.在混合区和完全滑移区时,基体及渗氮层的损伤机制均为剥层、磨粒磨损和氧化磨损.离子渗氮生成的化合物层能提高材料的抗微动磨损性能,在D=10和50 μm时,磨损率分别降低了约38.5%和70.2%.研究结果可为轨道交通等领域结构件的选材和抗微动磨损设计提供参考.

    表面工程31CrMoV9离子渗氮微动磨损损伤机制

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    往复摆动式仿生人工关节间润滑薄膜测量系统

    宋鲁平杨淑燕麻拴红郭峰...
    644-654页
    查看更多>>摘要：本文中介绍了1种往复摆动仿生人工关节润滑薄膜测量系统,首先,构筑了由陶瓷球-聚二甲基硅氧烷(以下简称PDMS)垫层-玻璃盘组成的用以分别模拟关节头、关节软骨和关节窝的仿生人工关节摩擦副;其次,对球-盘式点接触油膜测量装置的加载执行机构、运动执行机构和环境温度等进行了重新设计和完善,可较好地模拟关节运动时承受的载荷、运动方式和环境温度;最后,呈现了3个不同的仿生人工关节间润滑薄膜测量实例.测量结果表明:与硬-硬人工关节摩擦副对比,承受相同载荷时低弹性模量的PDMS垫发生的较大变形能捕获更多的润滑剂流入接触区内从而形成了有效的润滑;在硅油和水润滑条件下对陶瓷球施加固定载荷和冲击载荷时,对PDMS软垫层的变形量随时间的变化实现了可视化测量,且发现在载荷施加初始的极短时间内变化很快,随后逐渐变得缓慢;对固定载荷下陶瓷球往复摆动的整个运动过程中形成的润滑膜进行了原位观察并同步测量了软垫层的变形量.本测量系统为评价仿生润滑材料的润滑性能提供1种新的技术手段,对揭示仿生人工关节的润滑机理具有较为重要的意义.

    仿生人工关节光干涉薄膜测量往复摆动冲击载荷关节润滑机理

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    固溶处理对新型全奥氏体高锰低温钢微观组织、力学性能及摩擦性能的影响

    孙士斌陈文聪王东胜陈晓秋...
    655-665页
    查看更多>>摘要：针对新型奥氏体高锰低温钢在LNG(Liquefied natural gas)储罐应用中的磨损问题,本文中研究了不同固溶处理温度对微观组织、力学性能和耐磨性能影响以及三者之间的关联性.将25Mn高锰钢分别在950、1000、1050以及1100℃下固溶处理0.5 h,并采用光学显微镜、白光干涉仪、扫描电子显微镜及能谱仪对试样的微观组织、磨损轮廓和磨痕形貌进行了表征.结果表明:随着固溶处理温度的升高,高锰钢的表面硬度逐渐下降,1 100℃固溶处理后钢材硬度降到最低,约为261 HV.另外,钢材的抗拉强度随固溶温度升高先增大后减小,其中在1 000℃下展现出最优的抗拉强度、屈服强度及应变硬化速率.在摩擦性能测试结果中可以看出,高锰钢表面平均摩擦系数随着固溶处理温度先增大后减小再增大,在1 000℃时因发生氧化摩擦而降到最低,约为0.39,磨损率为0.49‰,表现了最优的耐磨性能.这主要是由于1 000℃热处理后的高锰钢磨痕表面密布颗粒均匀的碳化物,导致磨损后的硬度增大近50.6%,磨损机理从颗粒磨损与疲劳磨损结合转变为黏着磨损为主,颗粒磨损为辅.

    全奥氏体高锰钢固溶处理微观组织力学性能耐磨性能

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    大气及真空环境下电流对柔性环滚动载流摩擦性能的影响

    王炳辉宋晨飞钱志源逄显娟...
    666-676页
    查看更多>>摘要：使用外滚道、柔性环和内滚道构成滚动载流摩擦副,对比研究了大气及真空(1×10-3 Pa)环境下电流对柔性环滚动载流摩擦磨损性能的影响.随着电流从0A增至20 A,电致黏着导致摩擦力随电流增大而增大.大气环境下氧化作用可促进摩擦表面材料剥落,导致磨痕宽度更大,进而导致大气摩擦力更高,表层塑性变形更严重.真空环境下氧化磨损被抑制,接触表面材料剥落和塑性变形相对较轻.电流从0A增加至20 A,大气磨损面O与Cu原子比从0.379 7减少至0.144 3,真空磨损面O与Cu原子比从0.093 9减少至0.029 9.硬度测试显示:在塑性硬化和电致软化共同影响下,摩擦表层硬度随电流的增大先增加后降低,硬度最高点对应的电流为5A,真空下电致软化效果更明显.

    真空柔性环滚动载流摩擦磨损硬度

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    面向轴承润滑增效的内圈表面沟槽引流可视化仿真与试验研究

    阎贝郭金道任乔睿闫柯...
    677-685页
    查看更多>>摘要：高速轴承套圈表面添加沟槽是提升轴承润滑效率的有效手段.针对高速旋转套圈表面沟槽对润滑油流动的引导机理和影响规律研究,本文中通过可视化仿真和试验研究,监测对比了润滑油在轴承光滑内圈和带沟槽内圈表面的流动行为,基于内圈滚道内润滑油流量评估沟槽结构对润滑油的导向效果,最后通过轴承乏油状态下的温升试验验证了分析结果的合理性.结果表明,与光滑内圈相比,具有不同凹槽结构的内圈可能会增强/减弱润滑介质流动,合理/不合理的沟槽设计存在提高/降低轴承润滑效率的可能.

    高速轴承沟槽结构润滑增效可视化试验数值仿真

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    扩压式自泵送流体动压机械密封综合性能研究

    郑伟孙见君马晨波
    686-695页
    查看更多>>摘要：扩压式自泵送流体动压机械密封作为1种新的密封结构形式具有优异的密封性能和广泛的应用前景.分别设计出具有等截面型扩压环槽、发散型扩压环槽、收敛型扩压环槽和圆弧型扩压环槽4种扩压式自泵送流体动压机械密封,引入综合评价因子η,通过Fluent数值模拟分别对其综合密封性能进行了分析.基于最佳的扩压环槽结构,通过正交试验,对密封面结构参数进行优化.结果表明:等截面型扩压式自泵送流体动压机械密封综合密封性能最优;在试验参数范围内,螺旋槽数Ng和密封环外径rk对泄漏率均有影响,且螺旋槽数Ng影响最为显著.密封环外径rk和螺旋角α对开启力均有影响,其中密封环外径rk的影响更为显著,随密封环外径的增大,开启力迅速增大.依据正交试验分析结果,对密封面结构参数进行了优化,在其他边界条件均不变的情况下,新的因素水平组合得到的泄漏率最低为0.784 361 ml/h,此时开启力大小为3.958 962 kN.

    机械密封扩压环槽自泵送综合密封性能数值模拟

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