类鲨鱼皮织构的制备及其减摩性能研究

发布时间：2020-10-09 22:22

　　随着经济快速的发展,生产中的高效、节能变得尤为重要。在机械设备中普遍存在的摩擦、磨损和润滑等问题也倍受人们的关注。研究表明:仿生织构表面在降低摩擦、减小磨损、改善润滑和减小流体阻力等方面具有良好的效果。因此仿生织构表面受到人们的重视,并在船舶和航空飞机中得到很好的应用。同时也在以一种潜移默化的方式,在逐渐的影响机械行业。本文从鲨鱼皮表面的真实结构出发,构建与其有相同规律的沟槽模型。通过实验的方法获得不同载荷、不同的织构角度和不同的润滑条件下,凸起型类鲨鱼皮织构对材料表面摩擦磨损性能的影响。并分析了其减摩机理,为仿生织构在机械中的应用提供依据。本文从鲨鱼皮肋条的减摩机理出发,首先,介绍了盾鳞的肋条结构,并分析了在流体中肋条的减摩机理。其次,根据鲨鱼皮表面真实的盾鳞结构为原型进行简化和拟合重构,建立类鲨鱼皮凸起型沟槽模型。原始织构尺寸宽为60μm,高为1μm(后面称为微米级别织构),经过放大40倍(称为毫米级别的织构)之后,利用传统的加工工艺--数控雕铣床对45钢材料表面加工出类鲨鱼皮沟槽。之后用实验的手段在MM-P2摩擦磨损试验机上研究其在线面接触时的减摩性能,从而得到实验结论:(1)在200N载荷,边界润滑时,90~°织构面和未织构面两者的摩擦系数的平均值分别为0.9021和0.997。与未织构面相比织构面的平均摩擦系数减小了9.52%;0~°织构面摩擦系数的平均值为0.824。与未织构面相比织构面的平均摩擦系数减小了17.35%;但织构角度为0~°时,织构面的摩擦系数上下变动幅度比较大。(2)在200N载荷,混合润滑时,90~°织构面和未织构面两者的平均摩擦系数分别为0.8052和0.9053。与未织构面相比织构面的平均摩擦系数减小了11.06%;0~°织构面的平均摩擦系数分别为0.8007。与未织构面相比织构面的平均摩擦系数减小了11.55%。但织构角度为0~°时,织构面的摩擦系数的上下变动幅度比较大。(3)混合润滑时,90~°织构面,在100N和300N载荷下的平均摩擦系数为1.2828和0.5687,相比同等实验条件下的未织构面分别减小16.62%和4.8%,都具有一定的减摩效果。且随着载荷力的增大,材料表面的平均摩擦系数降低。最后,根据相似理论,用因次分析法推导出,混合润滑条件下,仿生织构表面在摩擦磨损实验中的相似准则,并进行了简化得到相应的相似准则关系式。使织构表面在摩擦磨损中进行相似推广。
【学位单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG178
【部分图文】：

形貌,鲨鱼皮,新月藻

如图 1.1 鲨鱼皮泳衣Fig.1.1 Speedo fastskin仿甲鱼壳正负形貌织构化涂层表面的藻和新月藻的附着量分别降低 58%、6具有很好的防污效果。科和牙科植入材料 Ti6Al4V 的表面性皮形貌 Ti6Al4V 的摩擦因子降低了 0了不同程度的下降。对该材料的表面运用到多个领域，并且取得了很好的。造提供了源泉，而在海洋中游速最快被应用到了流体当中，降低了航海和

摩擦特性,织构,试件,绪论

第一章绪论 48.42%，相比于相同热物理性能的光滑涂层表面， 15.57%。过摩擦学试验比较，在载荷 24N（试样表面的压强的直径为 250μm，间距为 600μm时（活塞环表面：不同转速下，不同的凹坑深度都具有一定的减摩效擦性能最好。在该深度下，速度为 180r/min 时，织表面减小了 22.4%。

沟纹,三角形,粘附,减阻效果

在输油管道中，Bechert D W[29]利用可调节高度的riblet做减阻实验表明，（如图1.3所示，h为riblet的高度，s为相邻riblet的距离。）在riblet的尺寸为h=0.5s时，riblet表面的减阻效果最佳，相比于光滑表面粘附阻力减小了9.9%；而当h>0.6s时，粘附阻力不仅不会减小，而且还随着riblet高度的增加而增加。

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