織構(gòu)對鋁合金表面潤濕性和摩擦學(xué)性能的影響.pdf

1、為研究表面織構(gòu)和潤濕性對表面摩擦學(xué)性能的影響，利用激光加工技術(shù)在5083船用鋁合金表面分別加工圓臺形和正方形凹坑織構(gòu)，結(jié)合低表面能修飾和溶膠-凝膠法涂覆SiO2，制備出具有不同潤濕性的疏水/油表面。采用往復(fù)摩擦實驗機，實驗研究表面在水、海水和油中的摩擦學(xué)性能。基于Reynolds方程分別建立圓臺形和正方形凹坑織構(gòu)在流體動壓潤滑狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型，并對潤滑膜無量綱平均壓力進行數(shù)值求解，理論分析了表面織構(gòu)對摩擦學(xué)性能的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)果

2、如下:
　　激光加工并結(jié)合低表面能修飾和涂覆SiO2制備出超疏水/疏油的鋁合金表面，且隨凹坑深度的增大，表面的水、海水和油接觸角增大。正方形凹坑織構(gòu)表面的疏水/油性能優(yōu)于圓臺形凹坑織構(gòu)表面。當(dāng)凹坑深度為30μm時，正方形凹坑織構(gòu)表面的水、海水和油接觸角分別達到163.3°、155.8°和128.7°。涂覆SiO2改變了液滴與表面的黏附力，使表面的水和海水滾動角減小至2.1°和3.5°。
　　摩擦學(xué)實驗結(jié)果表明，超疏水/疏油鋁

3、合金表面的減摩耐磨性能大幅度提高。且凹坑深度30μm織構(gòu)表面的減摩耐磨性能優(yōu)于凹坑深度為15μm的表面，圓臺形凹坑織構(gòu)表面的減摩耐磨性能優(yōu)于正方形凹坑織構(gòu)表面。圓臺形凹坑織構(gòu)表面在水、海水和油中的摩擦系數(shù)比光滑表面分別減小了30.5％、34.8％和48.9％。海水介質(zhì)中的摩擦系數(shù)小于水介質(zhì)中的，但是磨損量卻大于水介質(zhì)中的。海水腐蝕物減小了摩擦系數(shù)，但卻增大了磨損量，對摩擦學(xué)性能具有雙重效應(yīng)。
　　潤滑膜無量綱平均壓力數(shù)值求解結(jié)果表

4、明,織構(gòu)潤滑膜無量綱平均壓力隨凹坑深度的增大先增大后減小，當(dāng)凹坑深度為75μm時，潤滑膜無量綱平均壓力最大。圓臺形凹坑產(chǎn)生的潤滑膜無量綱平均壓力約是正方形凹坑的2.4倍。因此，圓臺形凹坑織構(gòu)表面的減摩耐磨性能優(yōu)于正方形凹坑織構(gòu)表面，理論計算結(jié)果印證了摩擦學(xué)實驗結(jié)果。
　　為優(yōu)化織構(gòu)表面摩擦學(xué)性能，理論計算了摩擦滑動方向、凹坑深徑比及面積率對潤滑膜無量綱平均壓力的影響。當(dāng)摩擦滑動方向夾角為0°時，正方形凹坑織構(gòu)潤滑膜無量綱平均壓力達