摘要：对高温摩擦磨损工况下多相复合涂层的热-力耦合应力场的模拟研究尚不充分。基于Voronoi多边形建立NiCr-Cr_(3)C_(2)-CaF_(2)/BaF_(2)多相复合涂层的晶体微观有限元模型,模拟复合涂层中各相的占比、分布形态和热-力学参数,求解得到热-力耦合工况下的von Mises应力和第一主应力分布。结果表明:在高温摩擦工况下,多相复合涂层的应力显著高于均匀涂层,尤其是在硬质相尖端附近易产生局部高应力区域,改善相的形态将锐角钝化能够有效缓解局部高应力现象;热-力耦合应力场与黏结相和硬质相的弹性模量密切相关,通过调节各相模量能够有效调控复合涂层的Mises应力和拉应力值。基于微观有限元方法的热-力耦合应力场模拟可为高温摩擦磨损工况下多相复合涂层的优化设计提供理论依据。

摘要：目的基于表面耐高温薄膜和高承载金属陶瓷涂层性能优势协同的设计思想,制备Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层,提高硬质薄膜机械性能和不同温度下的摩擦学性能。方法采用超音速火焰喷涂(HVOF)和电弧离子镀(AIP)技术制备Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米压入仪、划痕仪和高温摩擦磨损试验机等对复合涂层的微观结构、机械性能和不同温度下的摩擦磨损行为进行系统研究。结果Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层微观结构致密,界面结合良好,其顶层耐高温薄膜由CrAlN结合层和TiSiN-CrAlN交替多层构成,总厚度约6.7μm,低于不锈钢表面直接沉积TiSiN-CrAlN薄膜的厚度(约9.6μm)。Cr_(3)C_(2)-NiCr支撑层微观结构和形貌影响其表面沉积TiSiN-CrAlN薄膜的结晶性。Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有优异的机械性能,其纳米硬度和弹性模量分别高达(37.3±2.6)GPa和(506.1±10.6)GPa,结合力相比不锈钢表面TiSiN-CrAlN多层膜显著提高。得益于Cr_(3)C_(2)-NiCr支撑层的引入,复合涂层在不同温度下的摩擦因数和磨损率均比单一薄膜的低,其摩擦因数在900℃下可稳定保持在0.44左右,磨损率约为3.13×10^(-5)mm^(3)/(N·m),表现出良好的高温摩擦学性能。此外,磨损机制分析表明,500℃以下主要为磨粒磨损和黏着磨损,摩擦因数较大、不稳定,但磨损率基本不变;700℃时由于Cr_(3)C_(2)-NiCr层的支撑作用而无明显的疲劳磨损,氧化磨损发生;900℃时氧化磨损主导,摩擦界面生成主要成分为TiO_(2)、Cr_(2)O_(3)的摩擦反应膜。结论采用HVOF和PVD相结合的方法在不锈钢表面制备的Cr_(3)C_(2)-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有良好的机械性能和优异的高温摩擦学性能,可进一步改善耐高温薄膜的综合性能,具有良好的应用前景。

摘要：针对高温下润滑油性能突变失效问题,为实现一定温度范围内润滑材料的持续润滑,本文作者开展了突变工况自适应的润滑添加剂设计方法研究,制备了系列润滑机理相同而理化特性不同的高温自适应银吡唑甲基吡啶配合物,设计了适应即时润滑状态的添加剂配比策略,利用四球摩擦磨损试验机研究复合润滑油添加剂的减摩抗磨性能,研究结果表明,与仅含单个配合物的润滑油相比,配比后的润滑油稳定性能更好,能够在不同的温度下持续分解输送银微粒,保证在宽温度范围内的持续低摩擦,具有更优异的自修复能力与润滑性能.通过多种表征手段对其磨损机理进行分析,发现在配合物1的层状结构与配合物2的小尺寸效应的影响下,配合物3在摩擦过程中对接触表面的磨损能够得到有效抑制,表明配合物3与配合物1、2之间存在良好的抗磨协同效应,配合物1、2之间在范德华力的作用下并没有发挥理想的润滑效果.基于系列含银配合物的热重分析结果,通过拟合复合润滑油添加剂的摩擦系数与温度的关系曲线,推导出含银系列配合物的配比方程,并通过Matlab对经验公式提出修正,确定了复合润滑油添加剂的最佳配比为1.0:1.0:0.5,掌握了在持续升温过程中配合物在润滑油中的分解效率,进一步证明了配比后的润滑油银释放效率提升,更适宜用作突变工况下的后备润滑油添加剂.研究结果可为后续润滑油释放润滑材料的润滑效果调控方法设计提供数据支撑和理论指导.

摘要：本文叙述了高温摩擦装置的工作原理，设计思想及结构，给示了一些实验数据。

摘要：复合材料疲劳性能是警用设备结构的关键设计参数,对设备的安全使用寿命及其重要,为此提出一种警用复合材料疲劳寿命预测方法。考虑界面脱粘表面应力的摩擦力对复合材料表面力学性能影响,获得损伤-摩擦界面本构模型,明确界面应力传递和破坏原理;使用四步间歇运动建立材料编织预制件拓扑结构,把纱线分割成若干个小段,采用各段纱线截面内点坐标获得全部纱线空间坐标,创建复合材料单胞细观结构有限元模型;将改进型Hashin疲劳失效原则作为纤维束失效判断标准,结合疲劳残留刚度与强度测量数据,得到不同纤维体积分量的纵向及表面剪切疲劳残留刚度、强度模型,运用ABAQUS有限元分析平台完成复合材料疲劳性能分析。仿真结果表明,该方法有效展现高温摩擦对复合材料疲劳性能的直接影响,对未来警用复合材料的界面性能优化设计提供有益参考。