固体润滑膜银的力学及摩擦特性研究

发布时间：2020-03-29 08:14

【摘要】：随着科学技术的进步,固体润滑膜作为润滑剂的主要形式之一,因其优良的摩擦磨损特性,被广泛应用于航空航天及民用机械中。研究润滑膜在纳米尺度下的力学性能及摩擦特性,对润滑膜在工作过程中的应用具有极其重要的意义,它有助于提高润滑膜的润滑性能、延长润滑膜的工作时间。其中纳米银润滑膜具有稳定性好、反射率强、导电性能良好的特点,被广泛应用于航空航天的精密仪器中。本文通过建立铜(Cu)基银(Ag)膜复合模型,研究分析了该复合模型在微观中的摩擦规律和力学性能。首先,采用分子动力学软件Lammps建立了Cu基Ag膜复合模型,并通过模拟体系在弛豫过程中晶格常数的变化、模型体积的变化及原子的径向分布函数验证了模型在弛豫中的稳定性和正确性。其次,为了研究该复合模型在不同工况下的微观摩擦规律,使用分子动力学方法模拟了金刚石粗糙峰在Cu基Ag膜复合模型平面上滑动摩擦的过程,讨论了速度,温度,划刻深度对摩擦力的影响。为了研究Cu基Ag膜复合模型的微观力学性能,使用桥域多尺度耦合方法模拟了该模型的纳米压痕过程,得到并分析了载荷-位移曲线,计算出了复合模型的纳米硬度和弹性模量。最后,通过表面性能测量仪对Cu基Ag膜试件进行了宏观的摩擦实验,对比分析Lammps所模拟的微观结果与宏观的摩擦实验结果,发现速度对复合模型的摩擦系数影响规律在两种尺度下是一致的。使用纳米压痕仪对Cu基Ag膜试件进行纳米压痕实验,发现多尺度模拟与纳米压痕实验得到的数值吻合。
【图文】：

原子力显微镜

第 1 章绪论条件等相关；实验设备尽管具有一定的防振能力，但是并不能完全消除在测量过程中外界振动对设备的影响，环境影响也造成了纳米压痕实验结果不具备可重复性。另一方面对测试材料的试样而言，试样测试表面粗糙度大小、测试过程中出现蠕变薄膜体系中的基底效应等都将对实验结果产生较大的偏差。所以即使在同一样品上以相同的实验参数在不同压入点上进行压入、卸载撤回，最后计算所得的材料的接触力学特性仍然可能存在较大的偏差，而在实际测试过程中一般采用同种材料的不同样品进行测试，这样纳米压痕实验的可重复性更差[4-6]。由于实验设备和实验手段的影响，不仅实验结果可能存在误差，还无法在纳米压痕实验中直接观察微纳尺度接触过程。

计算机数值模拟,计算功能,利用计算机,纳米压痕

第 1 章绪论条件等相关；实验设备尽管具有一定的防振能力，但是并不能完全消除在测量过程中外界振动对设备的影响，环境影响也造成了纳米压痕实验结果不具备可重复性。另一方面对测试材料的试样而言，试样测试表面粗糙度大小、测试过程中出现蠕变薄膜体系中的基底效应等都将对实验结果产生较大的偏差。所以即使在同一样品上以相同的实验参数在不同压入点上进行压入、卸载撤回，最后计算所得的材料的接触力学特性仍然可能存在较大的偏差，而在实际测试过程中一般采用同种材料的不同样品进行测试，这样纳米压痕实验的可重复性更差[4-6]。由于实验设备和实验手段的影响，不仅实验结果可能存在误差，，还无法在纳米压痕实验中直接观察微纳尺度接触过程。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH117.2

【参考文献】