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基于五轴联动的曲面激光熔覆路径规划 被引量：2
1
作者 陈炜 刘杰 +4 位作者 吴皓 曹一枢 白瑛 张小计 陈春刚 《锻压技术》 北大核心 2025年第4期165-171,共7页
为提高曲面模具激光熔覆成形精度和质量,进行了基于五轴联动的激光熔覆加工,并采用了喷嘴轴线与曲面加工点法矢量重合的策略。首先,根据解析曲面特征采用曲面等距轨迹生成法,运用NURBS曲线对交线进行描述。然后,以激光焦深作为激光熔覆... 为提高曲面模具激光熔覆成形精度和质量,进行了基于五轴联动的激光熔覆加工,并采用了喷嘴轴线与曲面加工点法矢量重合的策略。首先,根据解析曲面特征采用曲面等距轨迹生成法,运用NURBS曲线对交线进行描述。然后,以激光焦深作为激光熔覆加工轨迹的弦高约束条件来获得插补点,通过NURBS曲面拟合熔覆表面并微分解析插补点加工法矢量。最后,进行五轴联动曲面激光熔覆实验,对实验获得的熔覆层进行宏观形貌、微观组织和力学性能分析。结果表明,曲面熔覆层形控和质量良好,验证了该路径规划方法的适用性。 展开更多
关键词 曲面零件 五轴联动 路径规划 激光熔覆 热冲压模具
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微动工况下40Cr/铜镶嵌石墨关节轴承的摩擦磨损性能 被引量：1
2
作者 梁杰 李宗来 +2 位作者 高琳 魏旭东 韩红安 《轴承》 北大核心 2025年第6期67-72,共6页
针对某海洋工况核电阻尼器开发了内圈外表面附有TiAlN涂层和无涂层的2种40 Cr/铜镶嵌石墨自润滑关节轴承,使用自主研发的负载模拟台对其进行了微动磨损试验,试验中径向载荷为2400 N,频率为2 Hz,摆动角度为±6°,试验时间为45 h... 针对某海洋工况核电阻尼器开发了内圈外表面附有TiAlN涂层和无涂层的2种40 Cr/铜镶嵌石墨自润滑关节轴承,使用自主研发的负载模拟台对其进行了微动磨损试验,试验中径向载荷为2400 N,频率为2 Hz,摆动角度为±6°,试验时间为45 h,结果表明:两关节轴承摩擦系数变化趋势相似,摩擦初期TiAlN涂层减摩效果显著,但8 h后有涂层关节轴承的摩擦系数更大。利用ANSYS有限元软件分析了关节轴承在工作条件下的受力情况,内圈外表面应力呈椭圆形分布,与实际磨损区域高度吻合。通过数字显微镜分析发现,无涂层关节轴承内圈外表面以浅层犁沟为主,而有涂层关节轴承内圈外表面因TiAlN磨粒与石墨混合形成硬度更高的混合磨粒,导致犁沟深度增大。 展开更多
关键词 滑动轴承 关节轴承 阻尼器 自润滑 涂层 摩擦系数
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考虑润滑与涂层影响的齿面接触法向刚度分形模型 被引量：1
3
作者 王雪 刘晓鑫 马俐 《机床与液压》 北大核心 2025年第18期15-22,共8页
考虑润滑作用,建立包含固体刚度与液体刚度的齿面接触法向刚度模型。基于Hertz接触理论和分形理论,考虑微凸体弹塑性变形在内的4种变形机制,并引入齿面接触系数,建立齿面接触的法向固体刚度。利用固体接触载荷与刚度,求解液体接触油膜厚... 考虑润滑作用,建立包含固体刚度与液体刚度的齿面接触法向刚度模型。基于Hertz接触理论和分形理论,考虑微凸体弹塑性变形在内的4种变形机制,并引入齿面接触系数,建立齿面接触的法向固体刚度。利用固体接触载荷与刚度,求解液体接触油膜厚度,再通过超声波反射系数,建立包含微观分形形貌参数的润滑液体刚度模型。仿真分析润滑以及微观形貌参数对齿面法向接触刚度的影响,并通过4组包含涂层与未涂层齿轮试件的表面粗糙度获取接触面的微观分形参数,进而求解齿面法向接触刚度,分析涂层对齿轮承载性能的影响。最后将该模型与其他两个模型进行仿真对比,验证该模型的合理性。结果表明:有润滑作用和涂层技术的齿面法向刚度有明显提升,且齿面法向刚度随着分形维数、材料特性参数的增大而增大,随着分形尺度参数的增大而减小;所建立的模型与其他两个模型变化趋势与数量级一致,验证了模型的合理性,且所建模型考虑了润滑与弹塑性变形的作用,比其他模型更完整。 展开更多
关键词 齿面接触 法向刚度 分形模型 涂层齿面 润滑作用
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浸水条件下巴氏合金推力轴承摩擦学特性研究
4
作者 周新聪 尹宗奇 +5 位作者 黄健 欧阳武 闫子扬 王瑞璞 刘骁 陶辉 《润滑与密封》 北大核心 2025年第6期1-8,共8页
船舶在航行时,爆炸、触礁和搁浅等事故可能造成舱室破损导致润滑系统浸入海水。为探究浸水条件下巴氏合金推力轴承的摩擦学特性,以船用锡基巴氏合金(ZSnSb12Cu6Cd1)与42CrMo为研究对象,探究润滑系统在浸水条件下对巴氏合金的摩擦学性能... 船舶在航行时,爆炸、触礁和搁浅等事故可能造成舱室破损导致润滑系统浸入海水。为探究浸水条件下巴氏合金推力轴承的摩擦学特性,以船用锡基巴氏合金(ZSnSb12Cu6Cd1)与42CrMo为研究对象,探究润滑系统在浸水条件下对巴氏合金的摩擦学性能影响。首先,对浸水的润滑油进行乳化表征试验,通过流变仪进行测量,获得油水混合物的黏度-温度曲线。然后,通过摩擦磨损试验,分析不同含水率的润滑油对巴氏合金摩擦因数与磨损体积的影响规律,同时使用激光共聚焦扫描显微镜观测巴氏合金磨损表面并探究其在不同浸水润滑条件下的磨损机制。结果表明:船用柴油CD40浸水后乳化液的黏度随着水浸入质量的增加呈上升趋势;与纯油润滑工况对比,浸水后巴氏合金推力轴承的摩擦因数和体积磨损量均增大,且在海水润滑条件下,巴氏合金推力轴承在机械剪切的作用下发生异常磨损,在相同推力条件下的摩擦因数和体积磨损量增大了7.61倍和505.63倍。 展开更多
关键词 推力轴承 巴氏合金 浸水环境 黏度-温度关系 摩擦和磨损
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考虑残余应力与杂质的齿轮接触疲劳评估模型
5
作者 刘义 孙霖霖 +3 位作者 杨文瀚 郭辉 侯圣文 刘更 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期50-59,共10页
磨齿、喷丸、表面光饰等齿轮表面处理技术会在材料内部产生残余应力,同时,金属材料中不可避免地存在杂质,残余应力与杂质对齿轮的接触疲劳寿命均有显著影响。为有效评估齿轮的接触疲劳风险,该文提出了一种综合考虑残余应力与杂质共同作... 磨齿、喷丸、表面光饰等齿轮表面处理技术会在材料内部产生残余应力,同时,金属材料中不可避免地存在杂质,残余应力与杂质对齿轮的接触疲劳寿命均有显著影响。为有效评估齿轮的接触疲劳风险,该文提出了一种综合考虑残余应力与杂质共同作用的数值模型。该模型使用等效夹杂法将齿轮内部的杂质转化为含本征应变的夹杂,并在位移方程中考虑了杂质与残余应力的耦合作用。研究过程中,计算了残余应力与杂质作用下的应力分布,并通过有限元法对模型进行了验证;使用Dang Van准则计算了等效应力,并将其代入Lundberg-Palmgren寿命模型,计算了齿面接触疲劳的最小循环次数,分析了残余应力、杂质等对齿轮接触疲劳寿命的影响规律。分析结果表明:杂质对齿轮接触疲劳寿命的影响远远大于残余应力的影响,且对疲劳最早出现的啮合位置具主导性;残余拉应力与杂质共同作用下,次表层最大应力增大且位置向材料表层偏移,齿轮更容易发生接触疲劳。 展开更多
关键词 齿轮 接触疲劳 残余应力 非均质材料 风险评估 Dang Van准则
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考虑第三体颗粒接触微动磨损行为
6
作者 李玲 薛颖超 +3 位作者 妙东浩 阮晓光 李丽霞 解妙霞 《航空动力学报》 北大核心 2025年第3期274-284,共11页
基于有限元方法建立带有第三体颗粒接触作用的球-平面三维仿真模型,研究在部分滑移状态下第三体对微动磨损的影响。分析了线弹性和弹塑性材料本构下第三体颗粒与第一体之间接触行为,确定研究对象材料本构;分析了不同尺寸条件下的第三体... 基于有限元方法建立带有第三体颗粒接触作用的球-平面三维仿真模型,研究在部分滑移状态下第三体对微动磨损的影响。分析了线弹性和弹塑性材料本构下第三体颗粒与第一体之间接触行为,确定研究对象材料本构;分析了不同尺寸条件下的第三体颗粒接触行为;研究了不同加载条件下第三体颗粒对微动磨损的影响。结果表明:弹塑性材料更能体现第三体的接触特性,第三体颗粒受到较大的接触压力发生塑性变形,减小了接触面之间的接触压力;直径0.8μm的第三体颗粒所承受接触压力最大,0.2μm时接触压力最小,且随着直径增大塑性变形增大;部分滑移状态下,在微动初始阶段第三体颗粒的存在会降低磨损,较小的接触宽度或较大的位移幅值会导致第三体颗粒承受的接触压力减小,摩擦耗散能增大,微动磨损加剧。 展开更多
关键词 第三体颗粒 微动磨损 部分滑移 接触宽度 位移幅值
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真空中温度对柔性环滚动载流摩擦性能的影响
7
作者 宋晨飞 王炳辉 +2 位作者 刘自立 侯欣宾 张永振 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第2期25-32,共8页
由内滚道、外滚道和柔性环构成的载流摩擦副是空间旋转电传输机构的导电核心部件。为研究真空温度对柔性环传输性能的影响,在1×10^(-3)Pa真空、-30℃~120℃温度范围内开展了柔性环滚动载流摩擦磨损试验。随着温度由-30℃增加至120... 由内滚道、外滚道和柔性环构成的载流摩擦副是空间旋转电传输机构的导电核心部件。为研究真空温度对柔性环传输性能的影响,在1×10^(-3)Pa真空、-30℃~120℃温度范围内开展了柔性环滚动载流摩擦磨损试验。随着温度由-30℃增加至120℃,稳态平均摩擦力从3.96 N降低到1.48 N,预紧力从6.8 N下降至5.9 N,平均接触电阻和磨损量并无明显变化。微观形貌显示磨痕宽度从47.37μm增加至66.71μm,磨损区域粗糙度从0.45μm下降至0.25μm。材料高温软化引起的摩擦区域挤压变形是磨痕宽化的主要原因,材料软化及其诱导的磨痕宽化导致柔性环预紧力衰退。 展开更多
关键词 温度 磨损宽度 滚动载流摩擦 软化 真空
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Mo-DLC/Mo薄膜在甲醇中的摩擦学性能研究
8
作者 苏永要 彭浩 +4 位作者 徐照英 张腾飞 王锦标 余伟杰 阮海波 《表面技术》 北大核心 2025年第9期121-129,共9页
目的甲醇燃料的应用给内燃机喷射系统关键运动部件的稳定、高效运行带来了挑战。基于关键部件在减摩抗磨方面的迫切需求,在高速钢表面设计并制备Mo掺杂的类金刚石(Mo-DLC)薄膜。方法采用磁控溅射技术,在高速钢表面制备具有Mo过渡层的Mo-... 目的甲醇燃料的应用给内燃机喷射系统关键运动部件的稳定、高效运行带来了挑战。基于关键部件在减摩抗磨方面的迫切需求,在高速钢表面设计并制备Mo掺杂的类金刚石(Mo-DLC)薄膜。方法采用磁控溅射技术,在高速钢表面制备具有Mo过渡层的Mo-DLC/Mo薄膜,并与未制备过渡层的Mo-DLC薄膜进行对比研究。利用激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机等检测设备,对薄膜的微观结构、形貌、力学性能、摩擦磨损性能进行系统研究。结果Mo-DLC/Mo薄膜的内应力约为1.85 GPa,膜基结合力约为210 mN。与未制备过渡层的Mo-DLC薄膜(2.18 GPa,100 mN)相比,内应力降低了约15%,膜基结合力提高了110%。此外,Mo-DLC/Mo薄膜还具有优异的耐磨损性能和环境适应性,在空气和甲醇中的磨损率均较低,分别为4.6×10^(−8)、5.8×10^(−8)mm^(3)/(N·m)。结论Mo过渡层对Mo-DLC的力学性能、摩擦学性能的影响显著,Mo-DLC/Mo薄膜在甲醇中展现出优异的摩擦磨损性能,可为低应力DLC的制备及其在醇类内燃机行业的应用提供理论基础和技术储备。 展开更多
关键词 磁控溅射 DLC薄膜 过渡层 摩擦磨损 甲醇
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制动时车轮型面演变及表面硬化对车轮磨耗的影响
9
作者 朱爱华 张财胜 +4 位作者 杨建伟 白堂博 张骄 白杨 李安琰 《北京交通大学学报》 北大核心 2025年第2期174-182,共9页
针对制动时车轮型面演变和表面硬化对车轮磨耗影响的问题,基于实测的地铁车轮磨耗型面和踏面硬度数据,分别建立车轮-闸瓦有限元模型和含有柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学模型,分析紧急制动工况下不同车轮磨耗型面对轮轨接触特性、轮... 针对制动时车轮型面演变和表面硬化对车轮磨耗影响的问题,基于实测的地铁车轮磨耗型面和踏面硬度数据,分别建立车轮-闸瓦有限元模型和含有柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学模型,分析紧急制动工况下不同车轮磨耗型面对轮轨接触特性、轮轨动态响应、车轮-闸瓦接触应力及制动温升的影响.在考虑不同车轮磨耗型面及硬度的基础上,利用改进的Archard磨耗模型分别计算车轮-钢轨磨耗、车轮-闸瓦磨耗与踏面总磨耗.研究结果表明:随着踏面磨耗程度的增加,车轮-钢轨、车轮-闸瓦接触应力与接触面积发生变化;相较于轮轨垂向力,横向蠕滑力和纵向蠕滑力对型面变化更敏感;车轮-钢轨磨耗主要受车轮-钢轨接触应力影响,而车轮-闸瓦磨耗主要受踏面初始硬度影响;紧急制动时踏面总磨耗以车轮-闸瓦磨耗为主. 展开更多
关键词 城市轨道交通 车轮磨耗 不同磨耗型面 轮轨动态响应 紧急制动
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直接反射在线可视铁谱暗场显微成像特性分析
10
作者 李博 袁勋 +3 位作者 尹智 吴伟 邵军 马富银 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第2期189-200,共12页
为评估直接反射在线可视铁谱(OLVF)暗场显微成像特性,提出了一种磨粒暗场显微成像模型。基于朗伯余弦和光后向散射理论建立了直接反射OLVF显微成像系统的反射光辐照度叠加模型,以实现磨粒暗场显微成像质量的定量评价;仿真计算互补金属... 为评估直接反射在线可视铁谱(OLVF)暗场显微成像特性,提出了一种磨粒暗场显微成像模型。基于朗伯余弦和光后向散射理论建立了直接反射OLVF显微成像系统的反射光辐照度叠加模型,以实现磨粒暗场显微成像质量的定量评价;仿真计算互补金属氧化物半导体(CMOS)像面的反差透视比,分析了光学倍率、油液衰减系数和后向散射角变化对磨粒暗场显微成像清晰度的影响规律,确定了磨粒暗场显微成像的最优光学倍率为2.2和油液衰减系数大于2.0;明确CMOS像面的反差透视比在0.210~0.846范围内变化,直接反射OLVF可通过暗场显微成像获得较高清晰度的磨粒图像,其磨粒探测精度约为10μm。磨粒图像采集实验测试结果表明:直接反射OLVF暗场显微成像不仅能够从油液衰减系数大于2.28的原油、柴油机油中可靠捕获磨粒视觉信息,而且可从油液衰减系数小于2.0的液压油、齿轮油中获取磨粒谱片图像,解决了不同油液中金属磨粒探测问题,为在线监测采油装备磨损提供了可能性。 展开更多
关键词 直接反射在线可视铁谱 暗场显微成像 反差透视比 原油 磨粒
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凹坑织构化圆柱滚子轴承摩擦学性能仿真研究
11
作者 张义民 赵越 +1 位作者 龙日升 李文越 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第8期285-288,共4页
为探究在干摩擦以及流体动压润滑条件下不同深度织构对滚动轴承摩擦力、油膜承载能力等参数的影响,以NU2204E单列圆柱滚子轴承为对象,在其内圈建立不同深度的圆形凹坑织构,采用流体动压膜厚公式,基于有限元分析软件COMSOL Multiphysics... 为探究在干摩擦以及流体动压润滑条件下不同深度织构对滚动轴承摩擦力、油膜承载能力等参数的影响,以NU2204E单列圆柱滚子轴承为对象,在其内圈建立不同深度的圆形凹坑织构,采用流体动压膜厚公式,基于有限元分析软件COMSOL Multiphysics对轴承内圈与滚子间的摩擦力以及油膜压力进行了仿真。计算结果表明:与无织构光滑滚动轴承相比,织构能显著降低内圈与滚子间摩擦力并提高油膜的承载能力;干摩擦工况下,随着织构深度不断增大,内圈与滚子间摩擦力先减小后增大,20μm深度织构的摩擦力最小;流体动压润滑工况下,内圈与滚子间的油膜承载能力与织构深度成正比。20μm深度织构下轴承内圈与滚子间的油膜承载能力最大,随着织构深度继续增大,油膜承载能力的变化趋于平稳。这为滚动轴承滚道表面优化提供了重要参考价值。 展开更多
关键词 圆柱滚子轴承 COMSOL 织构化 摩擦力 油膜承载能力
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激光抛光TC4钛合金高粗糙度表面及表面耐磨损行为
12
作者 戴峰泽 安春桥 +2 位作者 霍坤 何娟 陈希章 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第3期291-298,共8页
针对离心泵薄壁钛合金叶轮叶片表面粗糙度控制困难以及在使用过程中砂石对叶片表面的磨损问题,分别在氩气和空气氛围下采用纳秒脉冲激光器对铣削后具有高粗糙度的TC4钛合金表面进行抛光,发现在氩气氛围下能获得更好的抛光效果,能使工件... 针对离心泵薄壁钛合金叶轮叶片表面粗糙度控制困难以及在使用过程中砂石对叶片表面的磨损问题,分别在氩气和空气氛围下采用纳秒脉冲激光器对铣削后具有高粗糙度的TC4钛合金表面进行抛光,发现在氩气氛围下能获得更好的抛光效果,能使工件表面算术平均高度下降56.12%、表面硬度提高21.94%;而在空气环境下,工件表面获得了高硬度的氮化钛,表面算术平均高度下降了51.89%,硬度比原始表面提高了176.79%.摩擦磨损试验结果表明:原始的工件表面和氩气氛围下抛光的工件表面均以磨粒磨损为主,其中在氩气氛围下抛光的工件由于抛光过程中获得了硬度较高的α′-Ti马氏体,因此表面的磨痕宽度更窄;而在空气氛围下则由于重熔层获得了高硬度氮化钛使得工件表面平均动摩擦系数从0.46降至0.16,显著提高了工件表面的耐磨性,磨痕宽度大幅降低,在与GCr15陶瓷球对磨过程中工件表面则主要表现为黏着磨损. 展开更多
关键词 TC4钛合金 激光抛光 激光氮化 硬度 摩擦磨损
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摩擦工况对超高分子量聚乙烯/SiC复合材料摩擦学性能的影响
13
作者 郭永刚 彭江博 +2 位作者 庞杨 张庆 张新瑞 《机床与液压》 北大核心 2025年第7期7-15,共9页
探究不同摩擦工况下,SiC含量对超高分子量聚乙烯/SiC(UHMWPE/SiC)复合材料摩擦学性能的影响规律,以期获得摩擦学性能优异的复合材料。采用热压成型法制备不同SiC含量的5种UHMWPE/SiC复合材料,利用傅里叶变换红外光谱仪表征复合材料的红... 探究不同摩擦工况下,SiC含量对超高分子量聚乙烯/SiC(UHMWPE/SiC)复合材料摩擦学性能的影响规律,以期获得摩擦学性能优异的复合材料。采用热压成型法制备不同SiC含量的5种UHMWPE/SiC复合材料,利用傅里叶变换红外光谱仪表征复合材料的红外特征峰。借助扫描电子显微镜拍摄磨损样品的表面微观形貌,并基于往复式摩擦磨损实验机对复合材料的减摩耐磨性能进行测试,探究润滑介质、摩擦频率、负载等条件对复合材料摩擦磨损性能的影响规律,并分析相应的磨损机制。结果表明:当摩擦速度较低时,SiC质量分数为1%、2%时UHMWPE/SiC复合材料的平均摩擦因数最小;当摩擦速度较高时,低载干摩擦工况下复合材料的摩擦因数基本不变,其他工况下,添加SiC可适当减小复合材料的摩擦因数;当SiC质量分数为1%时,复合材料的摩擦因数和磨损量均最低,可为设计具有优异低摩擦、耐磨损性能的新型水润滑轴承复合材料提供参考。 展开更多
关键词 超高分子量聚乙烯 碳化硅 复合材料 摩擦工况 摩擦学性能
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钢丝绳芯橡胶输送带两尺度统一本构模型与阻尼机制研究
14
作者 李建刚 冯金平 +3 位作者 王鑫 刘思远 高仲杰 吴建军 《机械强度》 北大核心 2025年第7期144-151,共8页
钢丝绳输送带的本构分析是优化输送带设计和节能的关键问题,采用黏弹性理论及瞬态动力学的知识构建了基于表征钢丝绳的Maxwell模型和表征橡胶基体的Burgers模型,考虑了钢丝绳间的微动摩擦阻尼和钢丝绳与输送带之间的相互阻尼,构建了其... 钢丝绳输送带的本构分析是优化输送带设计和节能的关键问题,采用黏弹性理论及瞬态动力学的知识构建了基于表征钢丝绳的Maxwell模型和表征橡胶基体的Burgers模型,考虑了钢丝绳间的微动摩擦阻尼和钢丝绳与输送带之间的相互阻尼,构建了其混合本构模型,运用外加激励载荷的方法,在0~40℃条件下,建立本构模型间各参数之间的关系,运用Matlab对仿真曲线进行拟合、求解,在环境温度为40℃的条件下,对混合本构模型的准确性进行了验证。结果表明,模型预测数据与实测数据具有良好的一致性,其中最大误差为5.88%。证明此本构模型能够比较好地表征钢丝绳芯橡胶输送带,运用仿真加预测的方法,验证此模型的普适性。此研究为输送带结构优化和节能分析提供理论基础。 展开更多
关键词 混合本构模型 相互阻尼 钢丝绳输送带 温度效应
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SiO_(2)-SiC杂化材料协同提升UHMWPE复合材料的摩擦学性能
15
作者 郭永刚 彭江博 王依 《表面技术》 北大核心 2025年第19期85-97,共13页
目的通过在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)中添加二氧化硅杂化碳化硅材料(SiO_(2)-SiC)来提升UHMWPE复合材料在不同摩擦工况下的摩擦磨损性能,以期获得摩擦学性能优异的复合材料。方法以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,采用原位生长法制备SiO_(2)-... 目的通过在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)中添加二氧化硅杂化碳化硅材料(SiO_(2)-SiC)来提升UHMWPE复合材料在不同摩擦工况下的摩擦磨损性能,以期获得摩擦学性能优异的复合材料。方法以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,采用原位生长法制备SiO_(2)-SiC杂化材料,解决传统机械共混法中纳米相分散不均、界面结合弱等问题,并首次将其引入UHMWPE基体,采用热压成型法制备不同含量的5种UHMWPE/SiO_(2)-SiC复合材料,采用FTIR、XRD表征分析SiO_(2)-SiC杂化材料的红外特征峰和物相结构,利用万能试验机、硬度计和DSC表征其力学性能和热性能,采用往复式摩擦试验机评估干摩擦与水润滑条件下其摩擦学行为,结合SEM分析其磨损形貌和机理。结果即使SiO_(2)-SiC杂化材料的质量分数不同,熔融峰温度始终出现在约141℃处,增强了UHMWPE复合材料的热稳定性;3SC的硬度达到70HD,相较于纯UHMWPE(65 HD)提升了约7.7%。其中,4SC的模量达到192 MPa,相较于基体(77 MPa)提升了约149.4%,3SC的韧性为80.6 MJ/m^(3),相较于基体(46.5 MJ/m^(3))提升了约73.3%。在干摩擦条件下,2SC的平均摩擦因数分别为0.06、0.026、0.052,相较于UHMWPE降低了32.4%以上,在水润滑条件下相较于UHMWPE也降低了32%以上。SEM分析结果表明,SiO_(2)-SiC通过形成连续转移膜和抑制微裂纹扩展,实现了“减摩-抗磨”双效提升。结论SiO_(2)-SiC杂化材料的添加可以明显提升UHMWPE复合材料的摩擦学性能,2SC在干/水摩擦条件下均表现出最低的摩擦因数和磨损体积,可为设计具有低摩擦因数、耐磨损的新型水润滑轴承复合材料提供关键理论和实验依据。 展开更多
关键词 超高分子量聚乙烯 碳化硅 原位生长 杂化材料 摩擦工况 摩擦学性能
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