【摘要】：如何改善摩擦副在干摩擦和邊界摩擦條件下的摩擦磨損性能,一直是摩擦學(xué)領(lǐng)域的一個難題。針對在邊界摩擦和干摩擦下的潤滑難題,基于仿生摩擦學(xué),本文以蛇皮表面和蟋蟀足墊為仿生對象,提出兩種具有自潤滑功能的仿生微織構(gòu)。研究其制造工藝和摩擦磨損性能,分析了相應(yīng)的自潤滑機(jī)理。具體如下:(1)仿生微織構(gòu)及其自潤滑設(shè)計以蛇表皮和蟋蟀足墊上的耐磨織構(gòu)作為仿生對象,進(jìn)行平面化建模,得到仿生正六邊形陣列平面模型。選取了H62黃銅和20CrMo合金鋼作為織構(gòu)化載體,分別結(jié)合鎳和固體潤滑粉末,設(shè)計出鍍鎳正六邊形和燒固正六邊形兩種自潤滑仿生織構(gòu)。(2)仿生自潤滑微織構(gòu)的制造在光刻工藝中的顯影刻蝕和脫膜工序間創(chuàng)新性地嵌入化學(xué)鍍鎳工藝,在H62黃銅上制造出系列鍍鎳均勻、無漏鍍現(xiàn)象的鍍鎳仿生正六邊形織構(gòu)。調(diào)節(jié)激光參數(shù)在20CrMo基體上加工出正六邊形陣列織構(gòu),將復(fù)合固體潤滑粉末填充至織構(gòu)中,通過真空燒結(jié)法,成功獲得燒固仿生正六邊形織構(gòu)。(3)鍍鎳仿生微織構(gòu)的摩擦磨損性能及其自潤滑機(jī)理采用線面接觸的摩擦方式,著重研究了邊界潤滑條件下鍍鎳仿生織構(gòu)的摩擦磨損特性。與光滑樣品相比,鍍鎳仿生織構(gòu)樣品最高降低摩擦系數(shù)達(dá)43.6%,磨損率最高下降達(dá)42.86%。鍍鎳仿生織構(gòu)顯著地減少了磨損表面的氧化、犁溝和粘著磨損現(xiàn)象。在滑動摩擦過程中,鍍鎳仿生織構(gòu)樣品形成了由銅鎳合金、NiO、Ni_2O_3組成的表面潤滑膜,改善界面潤滑,修復(fù)磨損形成的微缺陷,有效地防止基體氧化。(4)燒固仿生微織構(gòu)的摩擦磨損性能及其自潤滑機(jī)理采用面面接觸的摩擦方式,在不同工況的干摩擦下,對燒固仿生微織構(gòu)性能展開深入的研究分析。結(jié)果表明,燒固仿生織構(gòu)樣品能快速地進(jìn)入穩(wěn)定摩擦階段;在高溫、重載下,自潤滑樣品的摩擦磨損性能較光滑樣品有大幅度提升。在脂潤滑下,仿生自潤滑樣品能持續(xù)平穩(wěn)地獲得較低的摩擦系數(shù)。自潤滑機(jī)理研究表明,燒固仿生微織構(gòu)能容納磨屑,同時在剪切力和摩擦熱下擠出固體潤滑劑形成界面潤滑膜。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q811;O313.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2719466