不同试验条件下表面微结构的摩擦学特性研究

发布时间：2018-11-13 06:28

【摘要】：在钛合金表面制备了凹坑、沟槽、网纹微结构，并在表面微结构上沉积DLC、CrN薄膜，以Si_3N_4小球为摩擦副，改变水溶液、载荷、速度等因素研究表面微结构以及表面微结构/硬质薄膜的摩擦学特性；引入了滑移方向与表面微结构方向的夹角θ参数，研究不同夹角θ对表面微结构的水润滑摩擦学特性的影响；在直线超声电机定子表面制备表面微结构，研究表面微结构对直线超声电机的摩擦学特性的影响。本文主要获得以下结论： 1、表面微结构/DLC薄膜在切削液中的摩擦因数均高于其他两种水溶液，而凹坑微结构/CrN薄膜在海水中与小球对摩时，小球磨损最严重，可能是凹坑的深度较浅，，储存海水杂质的能力下降，导致三体磨损加剧；随着载荷的增加，表面微结构/硬质薄膜的摩擦因数逐渐降低；随着速度的增加，表面微结构/DLC薄膜的摩擦因数逐渐降低，Si_3N_4小球的磨损率逐渐增加，而表面微结构/CrN薄膜在低速条件下与Si_3N_4小球对摩时小球的磨损最严重。 2、凹坑微结构在θ角为75°时的摩擦因数最低，在0.3左右，而θ角为15°、30°时的摩擦因数最高，在0.5左右；沟槽微结构在θ角为15°时的减摩效果较差，而在θ角为90°时摩擦因数稳定在0.54左右，摩擦磨损特性均优于其他角度；网纹微结构在θ角为90°时的摩擦因数最小，并且钛合金盘、小球的磨损均低于其他角度；通过理论分析发现，随着θ的逐渐增加，流体压强值逐渐减小，在θ为75°后，压强值开始上升。 3、制备表面微结构的超声电机定子表面摩擦因数较光滑表面更稳定，其中宽度0.15mm、面积比30%，宽度0.2mm、面积比20%以及宽度0.25mm、面积比25%时的沟槽微结构表面的摩擦因数不仅较光滑表面平稳，同时电机输出力较光滑表面有所增加，而制备凹坑微结构的直线超声电机输出力低于光滑表面；制备表面微结构后直线超声电机定子表面的磨损率明显低于光滑表面，能够有效延长超声电机的使用寿命。
[Abstract]:Pits, grooves and mesh microstructures were prepared on the surface of titanium alloys. DLC,CrN thin films were deposited on the surface microstructures. Si_3N_4 balls were used as friction pairs to change the loading of aqueous solution. The surface microstructure and tribological properties of the surface microstructure / hard film are studied by the factors of velocity and so on. The angle 胃 parameter of slip direction and surface microstructure direction is introduced to study the influence of different angle 胃 on the tribological characteristics of water lubrication of surface microstructure. The influence of surface microstructure on tribological characteristics of linear ultrasonic motor was studied. The main conclusions are as follows: 1. The friction coefficient of the surface microstructure / DLC film in the cutting fluid is higher than that in the other two kinds of aqueous solution, while the particle wear is the most serious when the concave microstructure / CrN film is friction with the ball in seawater. It may be that the depth of the pit is shallow, and the ability to store impurities in the sea water decreases, which results in increased wear of the three-body. With the increase of load, the friction coefficient of the surface microstructure / hard film decreases gradually. With the increase of the velocity, the friction coefficient of the surface microstructure / DLC film decreases gradually, and the wear rate of the Si_3N_4 ball increases gradually. At low speed, the wear of the surface / CrN film is the most serious when the surface structure / CrN film is applied to the Si_3N_4 pellet at low speed. (2) when the angle of 胃 is 75 掳, the friction coefficient of pit microstructure is the lowest, about 0.3, and the friction coefficient is the highest when 胃 angle is 15 掳and 30 掳, about 0.5; When 胃 angle is 15 掳, the friction coefficient of the grooves is about 0.54, and the friction and wear characteristics are better than those of other angles, but the friction coefficient is about 0.54 when 胃 angle is 90 掳. The friction coefficient of netted microstructure is the smallest when 胃 angle is 90 掳, and the wear of titanium alloy disc and ball is lower than other angles. Through theoretical analysis, it is found that with the increasing of 胃, the pressure of the fluid decreases gradually, and when 胃 is 75 掳, the pressure begins to rise. 3. The surface friction coefficient of ultrasonic motor with surface microstructure is more stable than that of smooth surface, in which the width is 0.15mm, the area ratio is 30mm, the width is 0.2mm, the area ratio is 20% and the width is 0.25mm. When the area ratio is 25, the friction coefficient of the grooved microstructural surface is not only more stable than that of the smooth surface, but also the output force of the motor is higher than that of the smooth surface, while the output force of the linear ultrasonic motor with the pit microstructure is lower than that of the smooth surface. The wear rate of the stator surface of the linear ultrasonic motor is obviously lower than that of the smooth surface after the preparation of the surface microstructure, which can effectively prolong the service life of the ultrasonic motor.
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG146.23;TH117.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 马中伟;王佐平;何源;张汝仙;陈分宏;陈喜锋;;不同润滑环境类石墨碳膜的摩擦特性[J];硅酸盐学报;2011年08期

2 张念;童宗文;杨洪滨;代先超;;轮轨踏面摩擦控制新技术[J];合成润滑材料;2011年02期

3 史志远;;煤矿用提升机盘形制动器闸瓦摩擦因数数学模型研究[J];煤矿机械;2011年09期

4 李聪聪;曾攀;雷丽萍;宋江腾;;基于销-盘材料互换试验的钴基合金摩擦磨损特性研究[J];润滑与密封;2011年08期

5 朱政强;张义福;;超声激励对6061铝合金压缩性能的影响[J];中国机械工程;2011年13期

6 张弦;楼永平;;丝胶—戊二醛对兔毛的改性处理工艺探讨[J];纺织科学研究;2011年01期

7 丁莉;姚萍屏;樊坤阳;佘直昌;贡太敏;肖叶龙;赵林;;铝代铅新型铜基自润滑材料的摩擦磨损性能[J];粉末冶金材料科学与工程;2011年04期

8 张弦;楼永平;;丝胶-壳聚糖对兔毛的改性处理[J];毛纺科技;2011年09期

9 刘羽霄;葛涛;李昕;周晶;;管-土相互作用对海底管道横向屈曲的影响[J];石油机械;2011年08期

10 张玉勋;易幼平;李云;黄始全;;铝合金机轮轮毂锻造流线仿真与实验研究[J];中南大学学报(自然科学版);2011年07期

相关会议论文 前10条

1 张永振;;材料的载流摩擦学特性研究[A];先进润滑抗磨材料研讨会论文集（PPT版）[C];2007年

2 薛峥;汪久根;;滚动轴承固体润滑保持架研究[A];第八届全国摩擦学大会论文集[C];2007年

3 赵小力;古乐;郑德志;王黎钦;;材料表面褶皱的制备及其摩擦学特性研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

4 田伟;王铀;王典亮;;纳米表面工程与摩擦学[A];2006全国摩擦学学术会议论文集（二）[C];2006年

5 王中乾;万勇;;锌表面超疏水薄膜的制备及其摩擦学特性的研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

6 赵凯;寇益强;王静波;;一种新型镍基自润滑材料摩擦学特性的研究[A];复合材料：生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年

7 冶银平;陈建敏;;电刷镀Ni/PTFE复合镀层的摩擦学特性[A];第四届全国表面工程学术交流大会论文集[C];2001年

8 阎逢元;;PTFE及UHMWPE在海水中的摩擦学特性研究进展[A];先进润滑抗磨材料研讨会论文集（PPT版）[C];2007年

9 陈立功;陈国需;;硫代氨基甲酸铋的制备和摩擦磨损特性研究[A];第七届全国摩擦学大会会议论文集（一）[C];2002年

10 刘志强;沈永秋;;工艺参数对硫氮碳共渗层摩擦学性能的影响[A];第五届全国摩擦学学术会议论文集（上册）[C];1992年

相关重要报纸文章 前9条

1 姜小毛;高效爽滑剂为塑料加工提速[N];中国化工报;2003年

2 陈生;填充料：改性PTFE厂家心口的痛[N];中国化工报;2004年

3 张丽 李鑫 郑宏光;减少不锈钢表面缺陷[N];中国冶金报;2010年

4 孟朝红 程文;超高分子量聚乙烯制品鱼龙混杂[N];中国化工报;2003年

5 王德禧;成核剂改性拓展聚丙烯应用领域[N];中国化工报;2004年

6 若溪;“以假乱真”重在差异化[N];中国化工报;2006年

7 吴琼 张恒摘译;准确评估工作辊性能[N];中国冶金报;2009年

8 ;改性纳米金刚石发动机油[N];中国技术市场报;2010年

9 记者 李军;新型密封材料杜绝泄漏污染[N];中国化工报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 莫云辉;新型磨损自修复润滑剂的研制及其摩擦学特性和应用性研究[D];上海大学;2010年

2 乔振亮;超高分子量聚乙烯接枝改性及其摩擦学特性研究[D];南京理工大学;2011年

3 余先涛;铝合金表面激光熔覆Ni基合金及其摩擦学特性研究[D];武汉理工大学;2005年

4 王秀飞;坦克离合器用C/C-SiC复合材料的制备及其性能研究[D];中南大学;2007年

5 刘仁德;新型油溶性有机金属盐化合物与纳米金属粒子的制备及其摩擦学特性研究[D];上海大学;2005年

6 胡俊宏;环境友好型工业齿轮油的润滑特性研究[D];东北大学;2005年

7 刘如铁;镍基高温及耐海水腐蚀固体自润滑减摩材料的研究[D];中南大学;2006年

8 鲍久圣;提升机紧急制动闸瓦摩擦磨损特性及其突变行为研究[D];中国矿业大学;2009年

9 胡小平;二硅化钼的高温摩擦学特性及其磨损率预测[D];武汉理工大学;2010年

10 徐晋勇;双层辉光离子Cr-Mo共渗形成高耐磨LD冷作模具钢的研究[D];太原理工大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 王晓楠;不同试验条件下表面微结构的摩擦学特性研究[D];南京航空航天大学;2012年

2 王宪良;钛合金表面微结构的微细加工及水溶液摩擦学特性研究[D];南京航空航天大学;2010年

3 彭约钧;表面微结构在大气和水环境下的摩擦学特性研究[D];南京航空航天大学;2011年

4 程景萌;机场道面摩擦因数测量车研究与分析[D];河北工业大学;2011年

5 关光辉;外场作用对自组装分子膜摩擦学特性的影响[D];大连海事大学;2010年

6 刘义芳;铜、锌表面自组装单分子膜的制备及其摩擦学特性研究[D];青岛理工大学;2010年

7 李世鹏;铜基粉末冶金摩擦材料基体及其摩擦[D];中南大学;2004年

8 李艳霞;碳氮基薄膜在不同水环境中的摩擦学特性研究[D];南京航空航天大学;2011年

9 杨远圆;钛合金表面接枝改性及其摩擦学特性研究[D];南京理工大学;2012年

10 徐U

本文编号：2328267