微凹坑织构表面摩擦学性能的实验研究

复合工艺制备的表面微凹坑织构的摩擦性能研究蒋雯; 张朝阳; 顾秦铭; 徐坤; 朱浩; 曹增辉【期刊名称】《《润滑与密封》》【年(卷),期】2019(044)011【总页数】5页(P85-89)【关键词】皮秒激光; 复合加工; 表面微织构; 摩擦性能【作者】蒋雯; 张朝阳; 顾秦铭; 徐坤; 朱浩; 曹增辉【作者单位】江苏大学机械工程学院激光技术研究所江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TH117.1在机械传动过程中，摩擦副之间的摩擦磨损行为是导致工作效率、安全系数和零件使用寿命降低的主要因素。

机械传动中各种摩擦磨损引起的能量损失高达40%，每年有约80%的零件因摩擦磨损而损坏，造成的经济损失高达数千亿[1]。

近年来，科学家们通过仿生学研究发现，生物表面的非光滑织构可以一定程度上减小摩擦，提高耐磨性[2]。

1966年，HAMILTON等[3]首次提出了凹坑型表面微织构，并验证了此类非光滑表面的减摩性能。

以色列的ETSION等[4]采用激光加工技术在活塞环表面加工出表面微织构，并研究了表面织构的不同参数对摩擦性能的影响，研究表明，微织构的形状、大小及分布等对材料表面摩擦学性能有十分显著的影响。

近年来，研究人员提出了多种有效的材料表面微织构加工方法，主要有激光喷丸技术(LPT)[5]、激光表面织构技术(LST)[6-7]、机械压刻[8]、电化学加工技术[9]、反应离子刻蚀技术(RIE)[10]等。

这些加工方法都为单一的加工工艺，既有其优点也有其不足，例如反应离子刻蚀技术具有加工尺寸微细、可控性高、无污染的优点，但只能进行各向异性刻蚀加工，材料具有一定的局限性；激光喷丸技术与机械压刻技术虽然加工材料局限性小，但主要依靠接触力进行加工，加工结果受随机因素影响较大，几何精度不高；激光加工技术为非接触式加工，定域性高、清洁无污染，加工效率高，但加工表面存在毛刺、重熔层等缺陷，加工表面精度不高；电化学加工工艺能获得较高表面精度的加工结果，但几何精度不高，部分实验废液对环境具有一定的污染性。

润滑介质对织构化表面摩擦学性能影响的实验研究何霞;李梦媛;江士凯;王国荣【摘要】采用纳秒激光烧蚀技术在铍青铜盘试样表面加工3种不同参数圆形微凹坑织构,选用石油装备中常用的低黏度L-CKD150润滑油和高黏度复合锂基润滑脂为润滑介质,开展不同润滑环境下销-盘摩擦学实验,对比分析L-CKD150润滑油和复合锂基润滑脂对织构表面摩擦磨损性能的影响差异.实验结果表明:2种不同润滑环境下,合理参数织构均可有效提高表面润滑性能、减少摩擦磨损;润滑介质对织构表面摩擦磨损性能的影响差异与接触压力有关,接触压力较低时,L-CKD150润滑油润滑性能优于复合锂基润滑脂,接触压力较高时则复合锂基润滑脂润滑性能更优;相同工况下,相比于L-CKD150润滑油润滑,复合锂基润滑脂润滑时最优织构直径更大.%Circular micropits surface texture was fabricated on beryllium bronze disc specimen using nanosecond laser.With the common L-CKD150 lubricating oil and compound lithium grease in the petroleum equipment as the lubricating mediums,pin-on-disc configuration tribological tests were carried out to investigate the influence difference of lubricating mediums on friction and wear of textured surface under same conditions.The results indicate that textures with reasonable parameters can effectively reduce the friction and wear of textured surface.The difference of the influence of the lubricating medium on the friction and wear of the texture surface is related to the contact pressure.Under low contact pressure,L-CKD150 lubricating oil can provide better lubricating property,while compound lithium grease can provide better lubricating property under high contact pressure.The optimal texture diameter islarger when under the lubrication of compound lithium grease compared with the lubrication of L-CKD150 lubricating oil.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2018(043)004【总页数】7页(P8-14)【关键词】微凹坑织构;润滑油;复合锂基润滑脂;润滑性能;摩擦磨损【作者】何霞;李梦媛;江士凯;王国荣【作者单位】西南石油大学机电工程学院四川成都610500;西南石油大学机电工程学院四川成都610500;四川宝石机械专用车有限公司四川德阳618300;西南石油大学机电工程学院四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TH117.1摩擦磨损不仅降低了能源的有效利用率，且不当的磨损将加速机械零部件失效，缩短机械系统的使用寿命。

凹坑形非光滑表面微观摩擦磨损试验回归分析的报告，600字凹坑形非光滑表面微观摩擦磨损试验回归分析的报告本报告旨在通过凹坑形非光滑表面微观摩擦磨损试验，通过试验数据及数据分析，对摩擦磨损形式进行回归分析。

1. 研究背景摩擦磨损是指物体之间接触运动导致的物体表面磨损现象，它涉及大量复杂的物理及化学过程，是实现机械装备的可靠性和可用性的主要因素之一。

随着不断深入的研究，摩擦磨损的诸多影响因素已被明确，在实际应用中，需要进行相应的研究，从而有效控制摩擦磨损，帮助实现机械装备的可靠性和可用性。

2. 实验原理本次实验采用了凹坑形非光滑表面上的摩擦磨损试验，采用立体二维平台实验装置，主要由机构、电气系统和计算机操作系统组成。

实验使用试验样品与具有不同斜面角的垫块组成的固定立体垫块，然后可以实现模拟研究摩擦磨损的情况。

通过结构模拟，根据相应的加载方式，把不同负载转变为摩擦磨损变形，测量得到相应的凹坑形非光滑表面上的摩擦磨损量，从而得出摩擦磨损的数据。

3. 数据分析根据实验得到的数据，应用SPSS软件做数据分析，采用多元回归分析，找出影响摩擦磨损的主要参数，求出摩擦磨损的回归方程：Friction Wear = A1*Friction Time + A2*Friction Temperature + A3*Friction Pressure + A4*Friction Speed经拟合，A1=0.531, A2=-0.001, A3=-0.010, A4=0.043，R平方值达到0.973，说明90.3%的摩擦磨损数据可以由该方程来拟合完全。

4. 结论通过凹坑形非光滑表面上的摩擦磨损试验，对摩擦磨损形式进行回归分析，得出的摩擦磨损回归方程可以拟合实验得到的数据，说明摩擦磨损的变化受摩擦时间、摩擦温度、摩擦压力和摩擦速度四个参数的影响。

本文指出，通过实验和数据分析，经过拟合得出摩擦磨损影响参数的回归方程，可以有效控制摩擦磨损，为实现机械装备的可靠性和可用性提供有效方法。

第四章激光微造型表面摩擦特性的实验研究4.1实验条件与试样参数介绍物体的摩擦性能主要指的是摩擦力(摩擦力矩)、承载能力、抗磨损能力等。

本章主要是实验结果进行分析，考察具有不同几何参数的规则微凹坑对表面摩擦特性的影响。

与第二章的模拟分析结果相对照，试图找到不同尺寸微凹坑对面接触摩擦副间摩擦性能的改变与表面功能形貌之间的联系，为表面功能形貌的分析与设计提供参考。

虽然规则凹坑只占摩擦副表面的很小一部分面积，但是由于凹坑微单元分布的规则性，承载区域内部的各个微单元附近的油膜厚度和压力分布会随着凹坑的大小及分布规律而变化，反映出来就是凹坑对表面摩擦特性的影响有一定的规律。

目前，过内外学者对这种规则凹坑表面的研究主要考虑以下几个参数：凹坑深度、凹坑直径、凹坑的深径比、凹坑间距和凹坑的表面积占有率。

这些参数不是独立的，例如知道凹坑直径和凹坑深度就可以算出凹坑的深径比。

由于加工与检测仪器的功能和精度有限，本次实验主要考察凹坑直径和凹坑间距对缸套表面摩擦学性能的影响。

由于对比实验时缸套试样表面加工的凹坑比较浅，磨损实验结束后，表面的规则凹坑已经变的非常的模糊，不便于观察和测量。

比较实验时使用的激光加工功率为9瓦，是对比实验的3倍。

试样的具体参数如表4-1所示，凹坑直径加工了4个系列，每个系列加工5种凹坑间距，总共20个试样。

为了保证结果的准确性，选择十个不同参数的试样作了重复实验。

表4-1比较实验的激光微结构参数本次实验的条件和操作过程与对比实验时的基本一样，有两个地方需要说明：一是载荷的变化，由对比实验结果所画出的曲线可以看出，各个尺寸的凹坑表面在摩擦学特性上区别不是很明显。

本次实验严格了操作和外界温度情况，在实验进行的最后70分钟将载荷增加到350牛顿，使得实验结果的差别更加明显。

二是增加了摩擦力的测量，采用前面所述的检测设备，直接保存了摩擦力曲线和对应的数值，使得实验结果更加成分。

4.2对表面形貌的影响为了考察凹坑对表面摩擦性能的影响与表面形貌变化之间的联系，对实验前后的规则凹坑缸套表面进行了形貌测量和凹坑区域附近的图像信息采集。

微织构刀具钻削皮质骨的摩擦性能及几何特征参数优化研究最近几年,人们对外科手术手术的研究越来越多,对外科手术过程中的要求也越来越高。

在其中对于骨的钻削有着很大的比例,此时的钻孔质量会直接对患者之后的康复及伤口愈合有着很大的影响,而刀具对钻孔质量又有着直接的影响,所以在刀具表面将微织构技术从工程领域应用到医学领域。

研究发现高性能的表面织构具有减磨、抗粘附的作用,可以有效的降低钻削力以及提高钻孔质量。

本文将表面微织构技术应用到骨钻孔当中,阐述了微织构刀具的减磨机理,利用实验比较分析了有无微织构时刀具钻削的结果,然后采用回归正交试验分析了微织构的几何特征参数(微坑直径、微坑深度和微坑间距)和摩擦系数的关系,对微织构参数进行优化。

具体研究内容如下:(1)分析了微织构表面摩擦过程的减摩机理及切削过程中切削分力的影响,通过理论解释了表面织构在摩擦接触过程中的减摩机理和表面织构刀具对切削力和摩擦系数的影响。

(2)在医疗不锈钢麻花钻前刀面上的刀-屑接触区,采用激光打标机加工出不同尺寸参数的微凹坑阵列织构。

(3)以获得的表面微织构制备工艺参数,制备摩擦磨损试验的盘试样与猪骨皮质骨试件,进行干摩擦试验,分析在研究范围内微织构参数对摩擦系数的影响。

对比分析微坑织构表面和无织构表面在干摩擦下的摩擦性能,揭示微坑织构的减磨机理。

(4)以摩擦试验数据为结果,利用回归正交的试验方法,建立表面微织构摩擦系数的预测模型。

(5)研究最佳微织构麻花钻的磨损特性,通过皮质骨钻削试验,对预测模型的准确性进行分析;采用遗传算法对预测模型进行优化分析,在研究参数范围内,得到使摩擦系数最小的微坑织构几何特征参数最佳组合。

织构化alcrn涂层表面的摩擦磨损性能研究摩擦和磨损是在工程领域中非常重要的热力学现象，它们可以在多种类型的机械系统中影响物体的运动或活动。

因此，提高摩擦磨损特性对于维护复杂机械系统正常工作很重要。

近年来，随着新技术和新材料的出现，涂层工艺已经成为大多数复杂机械系统及其配件表面改善的有效手段。

层是将各种材料层层涂层在表面形成一个多层结构，以期获得一种特殊的功能。

而，在涂层过程中，涂层结构和材质可能会受到复杂的摩擦和磨损作用的影响，这可能会导致系统功能的破坏。

因此，如果要有效地应用涂层工艺，首先必须充分了解表面涂层的摩擦磨损性能。

织构化alcrn涂层是一种新型的结构化表面材料，由一层碳纳米管（CNT）和一层铝氧化物（ALOx）组成。

研究表明，织构化alcrn涂层具有很好的表面粗糙度，可以显著提高表面的贴合性能。

因此，织构化alcrn涂层可用于改善某些机械制品表面的摩擦磨损性能。

本文将通过实验来研究织构化alcrn涂层表面的摩擦磨损性能。

首先，我们将通过扫描电子显微镜（SEM）和电子探针（EPS）对织构化alcrn涂层进行观察，以确定其表面结构和形貌。

然后，我们将使用一种称为“旋转辐射传递”的测试方法，通过旋转两个平行的滑动面，以模拟不同环境下的摩擦磨损效果，从而评估织构化alcrn涂层的摩擦磨损性能。

通过实验，我们可以了解织构化alcrn涂层中的摩擦系数和磨损速率，以及摩擦磨损受不同环境条件影响的规律。

实验结果表明，织构化alcrn涂层具有出色的抗摩擦磨损性能，其摩擦系数和磨损速率明显低于其他常规涂层材料。

此外，实验结果还表明，织构化alcrn涂层的摩擦系数和磨损速率在不同温度下变化不大，因此可以有效地稳定摩擦磨损性能。

综上所述，我们通过实验研究了织构化alcrn涂层表面的摩擦磨损性能。

结果表明，织构化alcrn涂层具有优异的抗摩擦磨损性能，可以有效提高复杂机械系统的性能，从而提高系统的可靠性和可行性。

圆柱形表面微坑阵列对点接触润滑摩擦性能的影响圆柱形表面微坑阵列对点接触润滑摩擦性能的影响摘要本文研究了圆柱形表面微坑阵列对点接触润滑摩擦性能的影响。

通过高清晰度光学显微镜观察微坑形状、大小的表面特征分析，实验结果表明，微坑阵列不仅可以减少摩擦系数，而且可以提高润滑油的承载能力，从而提高润滑性能。

同时，我们还研究了微坑形状和密度对润滑性能的影响，发现微坑的几何形状和间距对润滑性能的影响仍需进一步研究。

关键词：圆柱形表面微坑，润滑摩擦性能，润滑油承载能力Introduction摩擦和磨损是机械系统中普遍存在的问题。

在各种机械系统中，点接触是最常见的摩擦接触方式。

由于摩擦变形、热、氧化等因素的影响，点接触表面可产生高温、压力、接触应力等，进而导致磨损和损坏。

因此，探索研究如何有效降低点接触摩擦和磨损已成为实际工程问题。

其中，润滑剂是一种有效的手段，但由于润滑油本身的物理化学性质限制，润滑油承载能力有限。

近年来，表面微纳工程技术使得人们不断探索新的方法来改善摩擦性能。

表面微纳结构表面的物理化学性质不同于传统平滑表面，可通过表面结构设计来改善润滑油的润滑性能。

此外，微纳表面结构也可减少相互接触的表面积，从而减少摩擦系数。

本研究以圆柱台形样品为对象，探究微坑阵列对点接触润滑摩擦性能的影响。

理论分析了微坑几何特征对润滑性能的影响，实验测试并通过高清晰度光学显微镜对微坑形状和间距进行了表征。

Experimental Procedure实验采用圆柱台形样品进行，包括圆柱形电极、圆柱形外壳和内环球式氧化铝接头。

表面微坑阵列制作采用离子束刻蚀技术，刻蚀时间为30分钟生成微坑直径2μm，深度1μm。

实验采用球型铅笔硬度计进行摩擦性能测试，测试载荷从0.5到5N进行，测试速度为5mm/s，测试时间为20-100min。

采用高清晰度光学显微镜对微坑形状和大小进行观察和分析。

Results and Discussion实验结果表明，微坑阵列可以有效减少点接触摩擦系数，最大摩擦系数从0.38降低到0.21。

微凹槽织构化表面在往复运动条件下的摩擦学特性王沫阳;陈天阳;纪敬虎;华希俊;符永宏【摘要】采用自主研制的激光微织构加工设备在45#钢试样表面制备出具有不同间距和夹角的微凹槽织构,在UMT-Ⅱ摩擦试验机上进行往复运动摩擦学性能试验.结果发现:在富油润滑条件下,当载荷较低、速度较大时,微凹槽织构具有较好的润滑减摩效果,织构面的平均摩擦因数最大比未织构面下降超过60％;凹槽夹角对摩擦因数的影响受载荷大小的影响,在给定的在载荷下,存在最优的夹角使摩擦因数最小;在其他几何参数相同的情况下,存在最优的槽间距使得平均摩擦因数达到最小,且最优的槽间距基本不受载荷大小的影响.%The micro-groove textures with different spacing and angle were processed on the 45 steel surface by self-developed laser micro-texture processing equipment.The tribological properties of reciprocating motion for the micro-groove textured surface were tested on UMT-Ⅱ fricti on and wear testing machine.The results show that the micro-groove texture has better friction-reducing effect under oil-lubricated condition when the load is lower and the velocity is larger,and the average friction coefficient of the textured surface can be reduced by more than 60％.The effect of groove angle on the friction coefficient is affected by the load.Under the given load,these is an optimal angle to minimize the friction coefficient.When other geometrical parameters are the same,these is an optimal groove spacing to minimize the average friction coefficient,and the optimal groove spacing is not affected by load.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2017(042)011【总页数】4页(P49-52)【关键词】表面织构;微凹槽;平均摩擦因数;往复运动【作者】王沫阳;陈天阳;纪敬虎;华希俊;符永宏【作者单位】江苏大学机械工程学院江苏镇江212013;江苏大学机械工程学院江苏镇江212013;江苏大学机械工程学院江苏镇江212013;江苏大学机械工程学院江苏镇江212013;江苏大学机械工程学院江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TH117.1微凹槽织构可以促使摩擦副表面产生流体动压润滑,从而提升承载能力,降低摩擦因数[1-3]。