表面微結(jié)構(gòu)在大氣和水環(huán)境下的摩擦學特性研究.pdf

1、本課題來源于基金項目：NSFC-廣東省聯(lián)合基金重點項目(U0934004)、教育部“新世紀優(yōu)秀人才支持計劃”項目(NCET-10-0068)、教育部博士點基金博導類項目(20093218110026)、江蘇省自然科學基金重點項目(BK2010074)、流體傳動及控制國家重點實驗室開放基金項目(GZKF201009)、機械傳動國家重點實驗室開放基金項目(SKLMTKFKT201005)。
　　 本文利用微細電火花切割技術(shù)和微細電火

2、花成形技術(shù)在鈦合金表面制備了溝槽、網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)；利用激光打標技術(shù)在鈦合金表面和超聲電機定子表面制備了凹坑型陣列；采用增強型磁控陰極電弧鍍膜沉積系統(tǒng)在鈦合金微結(jié)構(gòu)表面分別制備了CrN和DLC薄膜。最后在載荷為3N，滑移速度為0.4m/s時，將微結(jié)構(gòu)表面、微結(jié)構(gòu)/薄膜表面在去離子水環(huán)境下與Si3N4小球?qū)δ?，研究其摩擦學特性。同時初步研究了制備凹坑微結(jié)構(gòu)的超聲電機定子表面的摩擦學特性。本文獲得的主要工作和結(jié)論如下：
　　 一、通過不同

3、面積率的正方形和菱形微結(jié)構(gòu)的摩擦學特性研究發(fā)現(xiàn)，寬度為0.2mm的正方形和菱形微結(jié)構(gòu)表面在面積率為30%時，顯示出比較好的減摩特性，寬度為0.25mm的正方形和菱形微結(jié)構(gòu)表面在面積率為10%時顯示出較好的減摩特性。通過溝槽微結(jié)構(gòu)表面的正交試驗可以得出：面積率對溝槽微結(jié)構(gòu)的摩擦學特性影響最大，溝槽的深度影響最小。凹坑微結(jié)構(gòu)表面的正交試驗結(jié)果表明凹坑的直徑對摩擦因數(shù)影響最大，而凹坑陣列的面積率是凹坑微結(jié)構(gòu)表面的磨損量和小球磨損率的主要因素。

4、通過網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)的正交試驗，可以得出寬度是影響網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)表面的穩(wěn)態(tài)摩擦因數(shù)的主要因素，在網(wǎng)紋角度為45度，間寬比為10時取得最優(yōu)效果。
　　 二、微結(jié)構(gòu)/CrN薄膜改性表面摩擦因數(shù)的跑合期加長，溝槽、網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)/CrN薄膜改性的穩(wěn)態(tài)摩擦因數(shù)和所對應(yīng)的小球磨損率都要低于或接近于光滑CrN薄膜表面，而凹坑微結(jié)構(gòu)/CrN薄膜改性表面的穩(wěn)態(tài)摩擦因數(shù)和小球磨損率要高于光滑CrN薄膜表面。溝槽、網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)/DLC薄膜改性表面的摩擦因數(shù)跑合期要

5、比凹坑微結(jié)構(gòu)/DLC薄膜改性表面的要短，隨著滑移距離的增加，三種微結(jié)構(gòu)/DLC薄膜改性表面的穩(wěn)態(tài)摩擦因數(shù)都要低于或接近于光滑DLC薄膜表面，摩擦因數(shù)隨著微結(jié)構(gòu)寬度的增加而降低。沉積DLC薄膜之后，小球的磨損率相比光滑DLC表面有所增加。
　　 三、在超聲電機定子頭表面制備了凹坑微結(jié)構(gòu)，并通過試驗獲得定轉(zhuǎn)子之間的摩擦學特性。直徑為0.15mm的凹坑表面的摩擦因數(shù)最低，穩(wěn)態(tài)摩擦因數(shù)在0.45左右，有微結(jié)構(gòu)的表面相對于光滑表面，磨損