期刊,中国表面工程 2024年卷4期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

中国表面工程

主　　编：刘世参　

出版周期：双月刊

国际刊号：1007-9289

电子邮箱：cse1988@263.net

电　　话：010-66719584

邮政编码：100072

地　　址：北京市丰台区杜家坎21号

中国表面工程/Journal China Surface EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>1988年创刊的《表面工程》杂志，1997年由国家科委批准正式更名为《中国表面工程》并在国内外公开发行。《中国表面工程》杂志是中国科协主管、中国机械工程学会主办的科技期刊，其编委会由58位国内外知名专家组成。它主要内容有：热喷涂、电镀、电刷镀、化学镀、离子渗镀和浸没、高能束表面改性、喷丸强化、表面工程技术设计以及纳米表面工程等方面的理论研究、工艺试验、工程应用及前瞻综述等。主要技术和工艺：热处理、热喷涂、电镀、电刷镀、离子渗扩（PVD、CVD）、高能束（激光束、电子束）熔覆、喷丸强化等。《中国表面工程》已经是中国期刊方阵“双效”期刊、中文核心期刊、中国科技核心期刊、中国核心学术期刊（RCCSE）、中国期刊全文数据库收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊；同时被五大国际重要数据库收录，如美国《化学文摘》(CA)、美国《剑桥科学文摘》(CSA(Technology))、美国《剑桥科学文摘》CSA(Natural Science)）、俄罗斯《文摘杂志》（AJ）、美国《乌利希期刊指南》（UPD）；且于2008年荣获第三届中国科协优秀科技期刊奖。

正式出版

收录年代

激光冲击对钛基非晶合金摩擦学性能的影响

贲家明吴嘉俊纪秀林何涛强...

161-170页

查看更多>>摘要：非晶合金具有高硬度、高强度和良好的耐磨耐蚀性,但较差的室温塑性限制了其摩擦学性能的提高.为提高钛基非晶合金的摩擦学性能,采用脉冲能量分别为3、5和7 J,光斑直径3 mm及搭接率50％的激光冲击工艺对钛基非晶合金Ti32.85Zr30.21Cu9Ni5.28Be22.66进行强化处理,并重点研究钛基非晶合金在3.5％NaCl模拟海水环境中的摩擦学性能.XRD图谱表明:该非晶合金在激光冲击处理前后的晶态结构没有发生明显变化,但是激光冲击显著提高了钛基非晶合金的被冲击表面和横截面的硬度,而且随着激光脉冲能量的增加,硬度提升效果增强,表面粗糙度增大.另一方面,激光冲击强化显著提高了钛基非晶合金在模拟海水环境中的耐腐蚀性能.在20 N载荷的滑动条件下,7 J脉冲能量冲击后的腐蚀速率较铸态样品降低了约47.2％,同时激光冲击也显著降低了钛基非晶合金的腐蚀磨损率,而且该磨损率随着激光脉冲能量的增大而降低.在10 N载荷下,7 J脉冲能量冲击后的磨损率较铸态样品降低约47.3％.钛基非晶合金的主要磨损机制为粘着磨损.激光冲击有利于钛基非晶合金的再钝化、抑制塑性变形和粘着倾向,进而提升其在腐蚀环境下的摩擦学性能.激光冲击强化显著提高了钛基非晶合金的抗腐蚀性能和腐蚀磨损性能,这为促进非晶合金及其涂层的工程应用提供了新的思路.

关键词：

激光冲击摩擦学性能非晶合金腐蚀磨损

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维普

喷丸残余应力对TC4钛合金疲劳寿命的影响及其松弛行为

张洪伟张家麒高师闫锡超...

171-178页

查看更多>>摘要：喷丸强化残余应力场可以提高钛合金材料的疲劳寿命,但在工作载荷作用下,残余应力场会发生松弛,对于喷丸残余应力对TC4钛合金疲劳寿命影响及残余应力本身的松弛行为研究较少.为研究喷丸残余应力对疲劳寿命的影响以及残余应力变化松弛规律,以TC4钛合金试件为研究对象建立疲劳寿命仿真模型,分析不同喷丸残余应力场下疲劳寿命的变化规律及其影响,开展疲劳寿命试验,对仿真模型结果进行验证.在此基础上以载荷水平和循环次数为因素,对残余应力松弛的影响规律进行试验研究.结果表明:不同喷丸强度的残余压应力大小对TC4钛合金疲劳寿命在一定范围内具有较大影响,残余压应力过小或者过大都会对钛合金疲劳寿命产生负面影响,表面残余压应力为-750 MPa时疲劳寿命大幅度提升;随着循环次数的增加,残余应力会逐渐发生松弛,尤其是当循环次数达到104次时,残余应力会明显松弛,应力松弛量平均约为23.64％,之后逐渐趋于稳定状态,残余应力也会随着载荷强度的增加逐渐发生松弛,且松弛量不断增大.研究结果可为喷丸残余应力的松弛变化规律研究及工程中提高TC4钛合金使用性能、合理高效的预估疲劳寿命提供借鉴参考.

关键词：

钛合金喷丸强化残余应力疲劳寿命应力松弛

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冰粒空气射流喷射器结构的关键参数

蔡玉波刘勇魏建平李志平...

179-191页

查看更多>>摘要：目前在冰粒射流表面处理领域普遍存在冰粒易粘结和堵塞等问题,严重影响表面处理效率.基于射流泵基本结构,提出冰粒即时制备和利用的冰粒空气射流表面处理技术,可解决冰粒粘结堵塞问题.为实现冰粒的高效利用和冰粒空气射流的高速喷射,研制冰粒引射和加速一体化喷射器结构.系统性研究喷射器工作喷嘴位置(Ld)、膨胀比(n)和加速喷嘴直径比(Dn)、长径比(Ln)对冰粒引射能力和加速的影响,以冰粒冲击动能为综合评判指标,确定喷射器结构参数,并进行表面处理试验验证.研究结果表明:在2 MPa气压下,喷射器喷嘴参数为n=1.5,Dn=4.0,Ld=4,Ln=0mm时,可以充分引射加速冰粒.该结构参数下进行铝合金板脱漆试验,可获得较大的脱漆半径并使铝合金板表面更光滑,铝合金表面粗糙度由3.194±0.489 μm变为1.156±0.136 μm.冰粒的即时制备和利用解决了冰粒空气射流技术工程应用时存在的冰粒粘结和储存问题,可为材料表面处理领域提供一种新的技术方法.

关键词：

表面处理除漆技术冰粒射流射流泵喷嘴设计

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不同制备工艺参数对PS-PVD-8YSZ涂层微结构及性能的影响

何箐由晓明邹晗张雨生...

192-205页

查看更多>>摘要：作为新型热障涂层工艺制备技术,等离子物理气相沉积(PS-PVD)射流具有高能高速等特性,涂层沉积时存在扰流作用导致涂层微结构及性能的显著影响.为了减少圆柱体工装扰流作用,掌握工艺参数对涂层微结构的基本影响规律,采用平面工装系统研究不同PS-PVD工艺参数下,如喷涂电流、送粉量、喷枪摆动及样品旋转参数等对涂层微结构的影响规律.研究结果表明:送粉量和喷枪-样品相对运动参数对涂层微结构影响较大,可快速实现涂层微结构的调控;喷涂电流的变化通过柱状晶尺寸和冷凝纳米颗粒含量等方面影响涂层微结构,涂层显微硬度随喷涂电流增大而降低;喷涂沉积距离的影响较小,喷涂距离增大使沉积效率和柱状晶发散生长程度降低,冷凝纳米颗粒含量提高,同时涂层显微硬度呈现先降低后升高的趋势.JL-11NP粉末表现出宽幅工艺范围内准柱状结构的获得能力,进一步掌握低沉积电流工艺条件下基于气-固-液三相复合沉积的影响规律.开展了低电流工艺参数条件下PS-PVD涂层的微结构调控及沉积机制研究,研究成果可为兼顾隔热和寿命、抗冲蚀的涂层性能结构优化及调控奠定良好基础.

关键词：

8YSZ涂层等离子物理气相沉积工艺参数微结构显微硬度

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退火温度对DLC和Si-DLC涂层微观结构和摩擦学性能的影响

周琼岗志远黄彪张而耕...

206-217页

查看更多>>摘要：类金刚石(DLC)涂层因具有优异的减磨耐摩性能被广泛应用,而涂层内部存在较高的内应力这一缺点限制其在摩擦学领域的进一步应用.退火处理可以通过改变涂层微观结构来降低涂层内应力,从而提高涂层的摩擦学性能.为研究退火温度对DLC和硅掺杂类金刚石(Si-DLC)涂层微观结构和摩擦学性能的影响,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和电弧离子镀的复合沉积技术制备DLC和Si-DLC涂层,将涂层在大气环境中进行不同温度的退火处理.运用扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、拉曼光谱以及XPS光谱仪对涂层摩擦试验前后的形貌和结构进行表征,采用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试涂层的力学性能和摩擦学性能.结果表明:沉积的DLC和Si-DLC涂层为非晶结构.退火温度对涂层的微观结构和摩擦学性能有重要影响.随着退火温度从RT上升到500 ℃,由于C-H键断裂,C网发生集束化,DLC涂层的sp3含量呈现先上升后降低的趋势,涂层的sp3含量在300 ℃热处理后获得最大值,涂层硬度达到最大的20.66 GPa;而Si-DLC涂层由于Si元素的掺杂提高了涂层的热稳定性,其在400 ℃热处理时sp3含量最大,硬度最大值为24.28 GPa.涂层与氧化锆对磨球的磨损机理为磨粒磨损,涂层的磨损率呈现先降低后升高的趋势,热处理温度为300和400 ℃为最优.研究证明涂层的微观结构和摩擦学性能可以通过热处理温度调控,优选热处理温度的涂层具有优异的综合性能.研究结果可为退火处理对DLC和Si-DLC涂层的性能影响提供理论支持.

关键词：

类金刚石(DLC)硅掺杂类金刚石(Si-DLC)退火温度热稳定性摩擦学性能

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考虑温度变化的复合织构轴承的摩擦学性能仿真

王优强胡宇徐莹房玉鑫...

218-228页

查看更多>>摘要：表面微织构化是改善轴承摩擦学性能重要手段之一,目前对于表面微织构的设计多以加工简单的单层形状为主,但在对轴承织构化试验和数值模拟研究中发现,单层微织构在减少摩擦磨损和降低能耗方面仍不够突出.基于圆筛藻壳的多层孔状结构,设计矩形-半球型双层复合微织构,并应用于水润滑轴承的高压区,采用热流固耦合的方法,探究在考虑进水温度变化的条件下、双层复合型织构的尺寸变化和轴承转速对水润滑轴承摩擦性能的影响.结果表明:对于任何进水温度,双层复合型织构轴承的减摩性能优于光滑轴承和单层织构轴承.复合织构尺寸效应对润滑水膜压力影响不稳定,但对摩擦因数的影响相对平稳.另外,在任何温度下,复合型织构轴承的转速越高,润滑水膜压力和摩擦因数越大.研究成果在改善水润滑轴承摩擦学性能方面有更进一步的突破,可为减小摩擦磨损及延长轴承使用寿命的相关研究提供借鉴.

关键词：

矩形-半球型复合织构水润滑轴承热流固耦合有限元分析

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粉末润滑粗糙界面的摩擦特性数值模拟及光学原位观测

孔俊超王刚许雪艳徐兵...

229-239页

查看更多>>摘要：固体粉末润滑剂可用于航空航天和高温成型等恶劣环境,润滑剂的润滑特性已成为制约大型锻件成形的关键因素.建立离散元数值模型分析不同粉末层厚度和粗糙度的初压力链和配位数,再利用面接触原位观察试验机分析30个行程中粉末层形态、摩擦特性参数和真实接触面积比.结果表明:粉末层厚度为15 μm时,易发生擦伤、点状剥落和分层剥落等,部分区域金属基体初始裸露,摩擦因数先增加后趋于定值,主要为微凸体直接接触承载,接触界面颗粒数少、配位数迅速下降、力链持续时间短,摩擦磨损状态恶劣.粉末层厚度为30 μm时,粉末完全覆盖接触区域,摩擦因数先增加后降低,真实接触面积比大,界面颗粒数多、配位数降低缓慢、力链持续时间长,载荷波动较小且真实接触面积比大,摩擦磨损状态良好.选取较大粉末层厚度(30 μm)和适当的表面粗糙度(Ra 0.409 μm)时,粉末平整性好且碳元素含量高,接触界面的力链分布均匀,配位数大且持续时间长,能形成平整、稳定的粉末润滑膜.基于离散元数值模拟和光学原位观测研究不同粗糙度和粉末层厚度的摩擦接触界面摩擦特性,可为机械工程领域的接触界面形成平整、稳定且润滑性能良好的粉末润滑膜提供理论指导和机理分析.

关键词：

光学原位观测表面粗糙度粉末层厚度摩擦因数真实接触面积比

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基于多磨粒同路径划擦仿真的自由磨粒抛光材料去除行为

李奇张超于天彪王宛山...

240-250页

查看更多>>摘要：传统对自由磨粒抛光材料去除机理研究的建模方法为单磨粒划擦仿真,针对磨粒数量对材料去除行为的研究还比较少,抛光过程中材料去除机理的研究对工艺参数选择和优化意义重大.建立纳米级材料去除尺度下多磨粒同路径划擦钛合金热-力耦合有限元模型,对比分析不同抛光工艺参数下,磨粒数量对工件表面材料去除行为的变化规律,并对抛光过程中材料去除深度、应变及应力等指标进行对比分析,研究工艺参数及磨粒数量对划擦接触区物理场的影响.结果表明:磨粒低速划擦时,材料为连续式去除,磨粒高速划擦时,材料为间断式去除,多磨粒相对于单磨粒可以提高材料去除深度的均匀性.揭示了抛光微观材料去除过程中磨粒数量对材料去除行为的影响机制.

关键词：

抛光多磨粒同路径材料去除划擦

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深沟球轴承织构化滚道表面润滑性能的数值分析

邓林峰金泽源

251-261页

查看更多>>摘要：织构化深沟球轴承摩擦副表面的接触形式、织构形态对轴承润滑性能的影响机制尚不明确.为探究微织构对深沟球轴承椭圆接触摩擦副表面弹流润滑性能的影响,基于弹流润滑理论,考虑滚道织构对于摩擦表面间油膜厚度的影响作用,建立一种适用于深沟球轴承的织构化表面接触弹流润滑分析模型.然后,采用多重网格法进行数值计算,根据结果分析不同载荷及卷吸速度下织构深度和半径对接触表面油膜压力和厚度分布的影响规律.结果表明,摩擦副表面的润滑性能随着载荷的增大而变差,随着卷吸速度的增大而变好;织构化表面的流体动压效应则随着织构深度的增加而逐渐增大,随着织构半径的增大而逐渐减小,当典型深沟球轴承的滚道织构深度在1.5～2.7 μm,半径在3～7 μm范围时,织构化摩擦副表面的润滑性能表现最佳,证明适当的织构型式可有效改善深沟球轴承摩擦副表面的润滑性能.研究织构对深沟球轴承摩擦副表面的润滑特性规律,可以为椭圆接触类型摩擦副的织构化优化设计提供理论参考.

关键词：

织构化表面椭圆接触弹流润滑深沟球轴承油膜厚度

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纳米级粗糙界面法向接触特性的分子动力学模拟

吴兵孙韵韵巫世晶

262-272页

查看更多>>摘要：精密仪器的应用推动了机械零部件的纳米化,然而关于纳米级粗糙形貌与接触参量之间映射关系的研究有限,且不同外加负载下粗糙界面接触参量的动态变化特性尚未完全被揭示.采用分子动力学方法研究纳米级粗糙界面的法向接触特性.首先,通过对表面功率谱密度函数进行逆傅里叶变换构建随机粗糙表面,建立具有纳米级粗糙度的铜-金刚石界面法向接触分子动力学模型.然后,从原子尺度模拟纳米级粗糙界面的法向动态接触过程,分析纳米级粗糙界面在不同外加负载作用下的动态变化特性,包括法向接触力、实际接触面积、界面等效变形量等关键参量.最后,模拟不同粗糙度的界面法向接触过程,建立等效接触变形量与实际接触面积间的映射关系.纳米级粗糙界面法向接触特性研究表明:接触界面粗糙形貌恒定时,法向接触力、实际接触面积、接触变形量与外加负载呈正相关;相同外加负载时,表面粗糙度的增加会使实际接触原子数量减少,进而导致法向接触力、实际接触面积和界面等效变形量的减小;原子间相互作用力和原子扩散效应直接导致接触参量的动态变化受表面形貌影响;实际接触面积随界面等效变形量呈非线性增长,且两者间存在幂律映射关系.通过分子动力学模拟,揭示纳米级粗糙界面实际接触面积与等效变形量之间的函数关系,研究成果可为微纳尺度界面接触研究提供理论参考.

关键词：

接触界面纳米级粗糙度法向接触特性分子动力学模拟

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