水溶液中金属/陶瓷摩擦副电控摩擦效应的机理研究

发布时间：2022-10-22 17:57

　　外电压引起金属/陶瓷摩擦副在水溶液中摩擦系数增大的电控摩擦现象是近年来发现并引起关注的一个摩擦学问题，为了搞清这种现象产生的机理，本文首先对国内外已发表的关于外电场影响材料摩擦行为的研究结果进行了总结和分析，提出了利用双电极体系和三电极体系相结合的研究方案，并研制了相应的试验装置，针对电控摩擦系统中电极参数、润滑液和金属/润滑液界面这几个关键问题进行了一系列实验研究，通过对实验规律的综合分析提出了关于电控摩擦机理的电化学模型。 研究结果表明，在金属/陶瓷摩擦系统中，作为摩擦副一方的金属表面的电极电势是决定摩擦系数变化幅度的主要因素，只有在一定的电极电势区间内才会发生电控摩擦现象。不同的金属材料对应不同的电极电势区间，也即产生电控摩擦所需临界电压不同。在不同的电极电势下，摩擦副的磨损形态和磨损率有明显差别，在摩擦系数可控的电极电势区间内，金属的磨损率最小。辅助电极相对于摩擦接触区的位置十分重要，如果距离太远，摩擦系数就不再受外电压的影响。辅助电极的表面积也是影响因素之一。石墨、铂等惰性导电材料可以取代活泼金属作为电控摩擦体系的辅助电极。 比较了几... 

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT（英文摘要)
第一章 绪论
    1.1 摩擦理论的发展
        1.1.1 机械啮合理论
        1.1.2 分子作用理论
        1.1.3 粘着理论
        1.1.4 分子－机械理论
        1.1.5 能量理论
        1.1.6 微观摩擦理论
    1.2 电压或电场影响摩擦的研究
        1.2.1 干摩擦条件下摩擦电现象的研究
        1.2.2 固体润滑条件下摩擦电现象的研究
        1.2.3 边界润滑条件下摩擦电现象的研究
    1.3 电控摩擦和陶瓷的水润滑
        1.3.1 电控摩擦
        1.3.2 陶瓷的水润滑
    1.4 本课题的意义及论文的主要内容
        1.4.1 课题的意义
        1.4.2 论文的主要内容
第二章 实验装置及方案
    2.1 概述
    2.2 电控摩擦实验台
        2.2.1 往复式电控摩擦磨损实验机的研制
        2.2.2 悬臂测力梁的设计和标定
        2.2.3 旋转式电控摩擦磨损实验机的研制
    2.3 试样
    2.4 电压的施加方式
    2.5 实验方案与步骤
        2.5.1 试验方案
        2.5.2 试验步骤
    2.6 本章小结
第三章 电极参数对电控摩擦的影响规律
    3.1 引言
    3.2 辅助电极对电控摩擦的影响
        3.2.1 辅助电极材料对电控摩擦的影响
        3.2.2 辅助电极的面积对电控摩擦的影响
        3.2.3 辅助电极的位置对电控摩擦的影响
    3.3 电极电势对金属/陶瓷摩擦系数的影响
        3.3.1 电极电势的概念
        3.3.2 电极电势对二氧化硅/黄铜的摩擦系数的影响
        3.3.3 电极电势对氮化硅/黄铜的摩擦系数的影响
    3.4 摩擦副材料对电控摩擦现象的影响
        3.4.1 陶瓷材料对电控摩擦的影响
        3.4.2 金属/金属的摩擦系数对外电压的响应
    3.5 本章小结
第四章 润滑液对电控摩擦的影响规律
    4.1 概述
    4.2 不同水基润滑液中的电控摩擦
    4.3 外电压对非水基润滑液中摩擦系数的影响
    4.4 润滑液的PH值对电控摩擦的影响
        4.4.1 不同pH值下金属/陶瓷的摩擦系数
        4.4.2 阴极室溶液中的摩擦系数
        4.4.3 电压对酸性和碱性溶液中摩擦系数的影响
    4.5 本章小结
第五章 电极电势对金属/陶瓷摩擦副的磨损研究
    5.1 概述
    5.2 不同电极电势下金属表面的磨损
    5.3 不同电极电势下磨损表面的形貌特征
        5.3.1 不同电极电势下黄铜表面的磨损
        5.3.2 不同电极电势下45钢/二氧化硅的磨损形貌
    5.4 本章小结
第六章 电控摩擦现象的电化学分析
    6.1 研究方法的选用
        6.1.1 光谱法
        6.1.2 电化学方法
    6.2 循环伏安法
        6.2.1 循环伏安法的原理
        6.2.2 黄铜和不锈钢在硬脂酸钠溶液中的循环伏安特性
        6.2.3 陶瓷对循环伏安特性的影响
    6.3 电流－时间曲线
    6.4 本章小结
第七章 电控摩擦的机理分析
    7.1 概述
        7.1.1 自生电势理论
        7.1.2 钝化膜理论
        7.1.3 吸附理论
        7.1.4 双电层理论
    7.2 金属电极/溶液界面
        7.2.1 电极/溶液界面的吸附原理
        7.2.2 加电压前的金属/溶液界面
        7.2.3 加电压过程中的金属/溶液界面
        7.2.4 电控摩擦机理的提出
    7.3 电控摩擦现象的解释
        7.3.1 对电极电势区间的解释
        7.3.2 对辅助电极的解释
        7.3.3 对润滑液影响的解释
    7.4 电控摩擦系统的设计准则
    7.5 本章小结
第八章 结论与展望
    8.1 主要工作和结论
    8.2 创新点
    8.3 展望与建议
参考文献
致谢及声明
在学期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]Modeling of the voltage-controlled friction effect[J]. 孟永钢 ,常秋英 ,蒋洪军 ,黄柏林.  Science in China,Ser.A. 2002(09)
[2]外加电场对边界润滑条件下钢-钢摩擦副摩擦磨损性能的影响[J]. 翟文杰,山本雄二.  摩擦学学报. 2000(06)
[3]外加电场主动控制摩擦系数的试验研究[J]. 朱润生,张建斌,池长青.  润滑与密封. 2000(04)
[4]电流强度对碳纤维-铜-石墨复合电刷材料电磨损性能的影响[J]. 风仪,王文芳,黄守国,王成福.  润滑与密封. 2000(03)
[5]滑动摩擦主动控制的试验研究[J]. 朱润生,张建斌,王之珊.  摩擦学学报. 1999(04)
[6]外加电场对3种陶瓷/金属摩擦副摩擦行为的影响[J]. 蒋洪军,孟永钢,温诗铸.  中国机械工程. 1999(07)
[7]电摩擦现象——电场对金属/陶瓷摩擦行为的影响[J]. 孟永钢,蒋洪军,纪宏.  摩擦学学报. 1999(01)
[8]Effects of external D. C. electric fields on friction and wear behavior of alumina/brass sliding pairs[J]. 蒋洪军,孟永钢,温诗铸.  Science in China（Series E:Technological Sciences）. 1998(06)
[9]超精密扭轮摩擦传动动力学研究[J]. 罗兵,李圣怡,李艾利.  国防科技大学学报. 1998(03)
[10]用外加电压控制摩擦力的机理与技术Ⅱ．外加电压对摩擦力影响的研究[J]. 陈仁际,翟文杰,齐毓霖.  摩擦学学报. 1996(03)



本文编号：3696588