本文關(guān)鍵詞：基于分形的仿生涂層表面摩擦磨損形貌研究　出處：《大連理工大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：磨損是大部分零件失效的主要原因之一,而零件表面形貌特征與摩擦磨損性能之間有著密切的關(guān)系,所以從材料表面形貌特征入手開展對摩擦磨損性能的研究十分必要,由于受到測量條件、成本、表征方法等的限制,使得關(guān)于二者關(guān)系的研究進(jìn)展緩慢。本文以具有仿生非光滑體的SiC耐磨涂層為研究對象,利用分形布朗隨機(jī)場(FBRF)模型對其表面形貌與摩擦磨損性能關(guān)系進(jìn)行了研究。 首先,將分形布朗運(yùn)動引入到摩擦磨損形貌研究當(dāng)中,提出了基于形貌灰度圖像的FBRF模型,并對其平穩(wěn)性進(jìn)行了分析,是研究具有隨機(jī)、自仿射性等分形特點(diǎn)的摩擦磨損形貌的合適模型,并結(jié)合實(shí)際模型提出了分形參數(shù)H的物理意義,H越大表示其形貌越趨于光滑。 其次,以氣相-液相界面流變形控制形貌成型理論為基礎(chǔ),分析得出溶液濃度和溫度是影響形貌成型的主要因素,通過16組實(shí)驗(yàn)分別控制稀釋劑含量和加熱固化溫度兩因素制備具有仿生非光滑體的SiC耐磨性涂層,發(fā)現(xiàn)稀釋劑含量在14%-16%之間、加熱固化溫度在35℃-40℃時表面形貌的仿生結(jié)構(gòu)最好,形成的凸包最大寬度尺寸在20μm-45u m之間,其凸包、凹坑分布最為均勻,并對其耐磨性進(jìn)行了測試,載荷在9.8N、摩擦轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到1000r時,其耐磨指數(shù)達(dá)到109.9。 然后,針對SiC涂層進(jìn)行不同載荷、不同形貌條件下的摩擦磨損測試與形貌采集,基于FBRF模型計(jì)算形貌分形維數(shù)并對其擬合直線相關(guān)性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,其相關(guān)性達(dá)到0.9992,；總結(jié)提出磨損過程中形貌分形維數(shù)D的變化規(guī)律并據(jù)此分析了仿生涂層的摩擦磨損性能,各個涂層試樣的D變化周期大小依次DcDdDbDaDeDf,得出試樣c的耐磨性能最好,并對其在不同載荷下進(jìn)行測試得到耐磨性能表現(xiàn)最好時的分形維數(shù)值范圍,載荷為9.8N時,D在2.46左右,載荷為14.7N時,D在2.43左右,載荷在19.8N時,D在2.42左右表現(xiàn)最好,為預(yù)測材料的摩擦磨損信息提供了一定的實(shí)踐基礎(chǔ)。 最后,從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度,采用GLCM法對仿生涂層磨損形貌信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,通過試驗(yàn)對二階距、對比度、相關(guān)、熵四個不相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)分析,總結(jié)出磨損初期階段.表面紋理特征遵循著由粗變細(xì)、由深變淺、由簡單變復(fù)雜,但是隨著時間的延長或者載荷的加大,致使表面涂層的仿生非光滑體產(chǎn)生疲勞接觸失效磨損,次層硬質(zhì)粒子及軟相材料凸顯,參數(shù)出現(xiàn)反相變化然后開始出現(xiàn)反復(fù)現(xiàn)象的變化規(guī)律,由此得出紋理特征研究的方法可作為仿生涂層材料摩擦磨損性能分析的科學(xué)工具。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH117.1

【引證文獻(xiàn)】

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1 王健;仿生非光滑涂層耐磨性及其摩擦表面形貌研究[D];大連理工大學(xué);2013年

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本文編號：1337723