水溶液中金屬/陶瓷摩擦副電控摩擦效應(yīng)的機(jī)理研究
發(fā)布時(shí)間:2022-10-22 17:57
外電壓引起金屬/陶瓷摩擦副在水溶液中摩擦系數(shù)增大的電控摩擦現(xiàn)象是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)并引起關(guān)注的一個(gè)摩擦學(xué)問(wèn)題,為了搞清這種現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理,本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外已發(fā)表的關(guān)于外電場(chǎng)影響材料摩擦行為的研究結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)和分析,提出了利用雙電極體系和三電極體系相結(jié)合的研究方案,并研制了相應(yīng)的試驗(yàn)裝置,針對(duì)電控摩擦系統(tǒng)中電極參數(shù)、潤(rùn)滑液和金屬/潤(rùn)滑液界面這幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的綜合分析提出了關(guān)于電控摩擦機(jī)理的電化學(xué)模型。 研究結(jié)果表明,在金屬/陶瓷摩擦系統(tǒng)中,作為摩擦副一方的金屬表面的電極電勢(shì)是決定摩擦系數(shù)變化幅度的主要因素,只有在一定的電極電勢(shì)區(qū)間內(nèi)才會(huì)發(fā)生電控摩擦現(xiàn)象。不同的金屬材料對(duì)應(yīng)不同的電極電勢(shì)區(qū)間,也即產(chǎn)生電控摩擦所需臨界電壓不同。在不同的電極電勢(shì)下,摩擦副的磨損形態(tài)和磨損率有明顯差別,在摩擦系數(shù)可控的電極電勢(shì)區(qū)間內(nèi),金屬的磨損率最小。輔助電極相對(duì)于摩擦接觸區(qū)的位置十分重要,如果距離太遠(yuǎn),摩擦系數(shù)就不再受外電壓的影響。輔助電極的表面積也是影響因素之一。石墨、鉑等惰性導(dǎo)電材料可以取代活潑金屬作為電控摩擦體系的輔助電極。 比較了幾...
【文章頁(yè)數(shù)】:140 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
中文摘要
ABSTRACT(英文摘要)
第一章 緒論
1.1 摩擦理論的發(fā)展
1.1.1 機(jī)械嚙合理論
1.1.2 分子作用理論
1.1.3 粘著理論
1.1.4 分子-機(jī)械理論
1.1.5 能量理論
1.1.6 微觀(guān)摩擦理論
1.2 電壓或電場(chǎng)影響摩擦的研究
1.2.1 干摩擦條件下摩擦電現(xiàn)象的研究
1.2.2 固體潤(rùn)滑條件下摩擦電現(xiàn)象的研究
1.2.3 邊界潤(rùn)滑條件下摩擦電現(xiàn)象的研究
1.3 電控摩擦和陶瓷的水潤(rùn)滑
1.3.1 電控摩擦
1.3.2 陶瓷的水潤(rùn)滑
1.4 本課題的意義及論文的主要內(nèi)容
1.4.1 課題的意義
1.4.2 論文的主要內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)裝置及方案
2.1 概述
2.2 電控摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)
2.2.1 往復(fù)式電控摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的研制
2.2.2 懸臂測(cè)力梁的設(shè)計(jì)和標(biāo)定
2.2.3 旋轉(zhuǎn)式電控摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的研制
2.3 試樣
2.4 電壓的施加方式
2.5 實(shí)驗(yàn)方案與步驟
2.5.1 試驗(yàn)方案
2.5.2 試驗(yàn)步驟
2.6 本章小結(jié)
第三章 電極參數(shù)對(duì)電控摩擦的影響規(guī)律
3.1 引言
3.2 輔助電極對(duì)電控摩擦的影響
3.2.1 輔助電極材料對(duì)電控摩擦的影響
3.2.2 輔助電極的面積對(duì)電控摩擦的影響
3.2.3 輔助電極的位置對(duì)電控摩擦的影響
3.3 電極電勢(shì)對(duì)金屬/陶瓷摩擦系數(shù)的影響
3.3.1 電極電勢(shì)的概念
3.3.2 電極電勢(shì)對(duì)二氧化硅/黃銅的摩擦系數(shù)的影響
3.3.3 電極電勢(shì)對(duì)氮化硅/黃銅的摩擦系數(shù)的影響
3.4 摩擦副材料對(duì)電控摩擦現(xiàn)象的影響
3.4.1 陶瓷材料對(duì)電控摩擦的影響
3.4.2 金屬/金屬的摩擦系數(shù)對(duì)外電壓的響應(yīng)
3.5 本章小結(jié)
第四章 潤(rùn)滑液對(duì)電控摩擦的影響規(guī)律
4.1 概述
4.2 不同水基潤(rùn)滑液中的電控摩擦
4.3 外電壓對(duì)非水基潤(rùn)滑液中摩擦系數(shù)的影響
4.4 潤(rùn)滑液的PH值對(duì)電控摩擦的影響
4.4.1 不同pH值下金屬/陶瓷的摩擦系數(shù)
4.4.2 陰極室溶液中的摩擦系數(shù)
4.4.3 電壓對(duì)酸性和堿性溶液中摩擦系數(shù)的影響
4.5 本章小結(jié)
第五章 電極電勢(shì)對(duì)金屬/陶瓷摩擦副的磨損研究
5.1 概述
5.2 不同電極電勢(shì)下金屬表面的磨損
5.3 不同電極電勢(shì)下磨損表面的形貌特征
5.3.1 不同電極電勢(shì)下黃銅表面的磨損
5.3.2 不同電極電勢(shì)下45鋼/二氧化硅的磨損形貌
5.4 本章小結(jié)
第六章 電控摩擦現(xiàn)象的電化學(xué)分析
6.1 研究方法的選用
6.1.1 光譜法
6.1.2 電化學(xué)方法
6.2 循環(huán)伏安法
6.2.1 循環(huán)伏安法的原理
6.2.2 黃銅和不銹鋼在硬脂酸鈉溶液中的循環(huán)伏安特性
6.2.3 陶瓷對(duì)循環(huán)伏安特性的影響
6.3 電流-時(shí)間曲線(xiàn)
6.4 本章小結(jié)
第七章 電控摩擦的機(jī)理分析
7.1 概述
7.1.1 自生電勢(shì)理論
7.1.2 鈍化膜理論
7.1.3 吸附理論
7.1.4 雙電層理論
7.2 金屬電極/溶液界面
7.2.1 電極/溶液界面的吸附原理
7.2.2 加電壓前的金屬/溶液界面
7.2.3 加電壓過(guò)程中的金屬/溶液界面
7.2.4 電控摩擦機(jī)理的提出
7.3 電控摩擦現(xiàn)象的解釋
7.3.1 對(duì)電極電勢(shì)區(qū)間的解釋
7.3.2 對(duì)輔助電極的解釋
7.3.3 對(duì)潤(rùn)滑液影響的解釋
7.4 電控摩擦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
7.5 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
8.1 主要工作和結(jié)論
8.2 創(chuàng)新點(diǎn)
8.3 展望與建議
參考文獻(xiàn)
致謝及聲明
在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Modeling of the voltage-controlled friction effect[J]. 孟永鋼 ,常秋英 ,蔣洪軍 ,黃柏林. Science in China,Ser.A. 2002(09)
[2]外加電場(chǎng)對(duì)邊界潤(rùn)滑條件下鋼-鋼摩擦副摩擦磨損性能的影響[J]. 翟文杰,山本雄二. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2000(06)
[3]外加電場(chǎng)主動(dòng)控制摩擦系數(shù)的試驗(yàn)研究[J]. 朱潤(rùn)生,張建斌,池長(zhǎng)青. 潤(rùn)滑與密封. 2000(04)
[4]電流強(qiáng)度對(duì)碳纖維-銅-石墨復(fù)合電刷材料電磨損性能的影響[J]. 風(fēng)儀,王文芳,黃守國(guó),王成福. 潤(rùn)滑與密封. 2000(03)
[5]滑動(dòng)摩擦主動(dòng)控制的試驗(yàn)研究[J]. 朱潤(rùn)生,張建斌,王之珊. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 1999(04)
[6]外加電場(chǎng)對(duì)3種陶瓷/金屬摩擦副摩擦行為的影響[J]. 蔣洪軍,孟永鋼,溫詩(shī)鑄. 中國(guó)機(jī)械工程. 1999(07)
[7]電摩擦現(xiàn)象——電場(chǎng)對(duì)金屬/陶瓷摩擦行為的影響[J]. 孟永鋼,蔣洪軍,紀(jì)宏. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 1999(01)
[8]Effects of external D. C. electric fields on friction and wear behavior of alumina/brass sliding pairs[J]. 蔣洪軍,孟永鋼,溫詩(shī)鑄. Science in China(Series E:Technological Sciences). 1998(06)
[9]超精密扭輪摩擦傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)研究[J]. 羅兵,李圣怡,李艾利. 國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 1998(03)
[10]用外加電壓控制摩擦力的機(jī)理與技術(shù)Ⅱ.外加電壓對(duì)摩擦力影響的研究[J]. 陳仁際,翟文杰,齊毓霖. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 1996(03)
本文編號(hào):3696588
【文章頁(yè)數(shù)】:140 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
中文摘要
ABSTRACT(英文摘要)
第一章 緒論
1.1 摩擦理論的發(fā)展
1.1.1 機(jī)械嚙合理論
1.1.2 分子作用理論
1.1.3 粘著理論
1.1.4 分子-機(jī)械理論
1.1.5 能量理論
1.1.6 微觀(guān)摩擦理論
1.2 電壓或電場(chǎng)影響摩擦的研究
1.2.1 干摩擦條件下摩擦電現(xiàn)象的研究
1.2.2 固體潤(rùn)滑條件下摩擦電現(xiàn)象的研究
1.2.3 邊界潤(rùn)滑條件下摩擦電現(xiàn)象的研究
1.3 電控摩擦和陶瓷的水潤(rùn)滑
1.3.1 電控摩擦
1.3.2 陶瓷的水潤(rùn)滑
1.4 本課題的意義及論文的主要內(nèi)容
1.4.1 課題的意義
1.4.2 論文的主要內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)裝置及方案
2.1 概述
2.2 電控摩擦實(shí)驗(yàn)臺(tái)
2.2.1 往復(fù)式電控摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的研制
2.2.2 懸臂測(cè)力梁的設(shè)計(jì)和標(biāo)定
2.2.3 旋轉(zhuǎn)式電控摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的研制
2.3 試樣
2.4 電壓的施加方式
2.5 實(shí)驗(yàn)方案與步驟
2.5.1 試驗(yàn)方案
2.5.2 試驗(yàn)步驟
2.6 本章小結(jié)
第三章 電極參數(shù)對(duì)電控摩擦的影響規(guī)律
3.1 引言
3.2 輔助電極對(duì)電控摩擦的影響
3.2.1 輔助電極材料對(duì)電控摩擦的影響
3.2.2 輔助電極的面積對(duì)電控摩擦的影響
3.2.3 輔助電極的位置對(duì)電控摩擦的影響
3.3 電極電勢(shì)對(duì)金屬/陶瓷摩擦系數(shù)的影響
3.3.1 電極電勢(shì)的概念
3.3.2 電極電勢(shì)對(duì)二氧化硅/黃銅的摩擦系數(shù)的影響
3.3.3 電極電勢(shì)對(duì)氮化硅/黃銅的摩擦系數(shù)的影響
3.4 摩擦副材料對(duì)電控摩擦現(xiàn)象的影響
3.4.1 陶瓷材料對(duì)電控摩擦的影響
3.4.2 金屬/金屬的摩擦系數(shù)對(duì)外電壓的響應(yīng)
3.5 本章小結(jié)
第四章 潤(rùn)滑液對(duì)電控摩擦的影響規(guī)律
4.1 概述
4.2 不同水基潤(rùn)滑液中的電控摩擦
4.3 外電壓對(duì)非水基潤(rùn)滑液中摩擦系數(shù)的影響
4.4 潤(rùn)滑液的PH值對(duì)電控摩擦的影響
4.4.1 不同pH值下金屬/陶瓷的摩擦系數(shù)
4.4.2 陰極室溶液中的摩擦系數(shù)
4.4.3 電壓對(duì)酸性和堿性溶液中摩擦系數(shù)的影響
4.5 本章小結(jié)
第五章 電極電勢(shì)對(duì)金屬/陶瓷摩擦副的磨損研究
5.1 概述
5.2 不同電極電勢(shì)下金屬表面的磨損
5.3 不同電極電勢(shì)下磨損表面的形貌特征
5.3.1 不同電極電勢(shì)下黃銅表面的磨損
5.3.2 不同電極電勢(shì)下45鋼/二氧化硅的磨損形貌
5.4 本章小結(jié)
第六章 電控摩擦現(xiàn)象的電化學(xué)分析
6.1 研究方法的選用
6.1.1 光譜法
6.1.2 電化學(xué)方法
6.2 循環(huán)伏安法
6.2.1 循環(huán)伏安法的原理
6.2.2 黃銅和不銹鋼在硬脂酸鈉溶液中的循環(huán)伏安特性
6.2.3 陶瓷對(duì)循環(huán)伏安特性的影響
6.3 電流-時(shí)間曲線(xiàn)
6.4 本章小結(jié)
第七章 電控摩擦的機(jī)理分析
7.1 概述
7.1.1 自生電勢(shì)理論
7.1.2 鈍化膜理論
7.1.3 吸附理論
7.1.4 雙電層理論
7.2 金屬電極/溶液界面
7.2.1 電極/溶液界面的吸附原理
7.2.2 加電壓前的金屬/溶液界面
7.2.3 加電壓過(guò)程中的金屬/溶液界面
7.2.4 電控摩擦機(jī)理的提出
7.3 電控摩擦現(xiàn)象的解釋
7.3.1 對(duì)電極電勢(shì)區(qū)間的解釋
7.3.2 對(duì)輔助電極的解釋
7.3.3 對(duì)潤(rùn)滑液影響的解釋
7.4 電控摩擦系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
7.5 本章小結(jié)
第八章 結(jié)論與展望
8.1 主要工作和結(jié)論
8.2 創(chuàng)新點(diǎn)
8.3 展望與建議
參考文獻(xiàn)
致謝及聲明
在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Modeling of the voltage-controlled friction effect[J]. 孟永鋼 ,常秋英 ,蔣洪軍 ,黃柏林. Science in China,Ser.A. 2002(09)
[2]外加電場(chǎng)對(duì)邊界潤(rùn)滑條件下鋼-鋼摩擦副摩擦磨損性能的影響[J]. 翟文杰,山本雄二. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2000(06)
[3]外加電場(chǎng)主動(dòng)控制摩擦系數(shù)的試驗(yàn)研究[J]. 朱潤(rùn)生,張建斌,池長(zhǎng)青. 潤(rùn)滑與密封. 2000(04)
[4]電流強(qiáng)度對(duì)碳纖維-銅-石墨復(fù)合電刷材料電磨損性能的影響[J]. 風(fēng)儀,王文芳,黃守國(guó),王成福. 潤(rùn)滑與密封. 2000(03)
[5]滑動(dòng)摩擦主動(dòng)控制的試驗(yàn)研究[J]. 朱潤(rùn)生,張建斌,王之珊. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 1999(04)
[6]外加電場(chǎng)對(duì)3種陶瓷/金屬摩擦副摩擦行為的影響[J]. 蔣洪軍,孟永鋼,溫詩(shī)鑄. 中國(guó)機(jī)械工程. 1999(07)
[7]電摩擦現(xiàn)象——電場(chǎng)對(duì)金屬/陶瓷摩擦行為的影響[J]. 孟永鋼,蔣洪軍,紀(jì)宏. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 1999(01)
[8]Effects of external D. C. electric fields on friction and wear behavior of alumina/brass sliding pairs[J]. 蔣洪軍,孟永鋼,溫詩(shī)鑄. Science in China(Series E:Technological Sciences). 1998(06)
[9]超精密扭輪摩擦傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)研究[J]. 羅兵,李圣怡,李艾利. 國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 1998(03)
[10]用外加電壓控制摩擦力的機(jī)理與技術(shù)Ⅱ.外加電壓對(duì)摩擦力影響的研究[J]. 陳仁際,翟文杰,齊毓霖. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 1996(03)
本文編號(hào):3696588
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