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关键词： Cu-15Ni-8Sn合金   变形量   磨损行为   工作介质  

摘要： Cu-15Ni-8Sn因其优异的耐磨性广泛应用于轴承制造、航空航天、汽车制造、船舶工程、重型机械等多个领域，受到人们的广泛关注。本文研究了不同冷变形量的Cu-15Ni-8Sn-0.3Fe-0.3Er合金在不同工作介质下的摩擦磨损行为，采用扫描电镜（SEM）观察磨痕形态，并结合能谱仪（EDS）分析磨痕的元素分布情况。结果表明：90%冷变形的Cu-15Ni-8Sn-0.3Fe-0.3Er合金具有最小的摩擦系数并表现出最佳的耐摩擦磨损性能，其主要磨损机制包括磨粒磨损、氧化磨损和粘着磨损。油摩擦条件下，液压油可以有效的减小两摩擦副之间的接触面积，从而减轻合金表面的磨损程度，并且表现出的摩擦磨损性能较为优异，仅存在磨粒磨损。然而在NaCl溶液中的耐摩擦磨损性能相对较差，磨损机制主要包括磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损，主要原因是氯离子(Cl-)易导致合金发生点蚀，加剧了摩擦磨损的程度。

关键词： 航空发动机   摩擦磨损   高速   高温   虚实结合  

摘要： 航空发动机机械基础零部件材料的高速高温摩擦磨损测试具有实验周期长、实验过程复杂、安全风险多等特点，为了降低学习者使用实物测试装置时的风险因素、实验周期与教学成本，设计了一种用于航空发动机中轴承、齿轮、密封等关键机械基础零部件材料的高速高温摩擦磨损测试装置，以及与此实物装置高度一致的虚拟仿真实验系统。通过虚拟仿真实验和实物操作训练相结合的方式，辅助熟悉掌握高速高温摩擦磨损测试的基础知识、操作步骤、实验过程、结果展示等，并实现不受时空条件限制、实验设备限制的实践训练。在完成虚拟仿真实验后再开展线下实物操作训练，让学习者对高速高温摩擦磨损测试装置的结构组成和操作流程形成实感认知，教师则对学生的虚拟仿真实验、实际操作实验、最终实验报告等分别进行过程性和结果性综合评价，以提升摩擦磨损的测试效率和实践效果。

关键词： 制动   热复合   温度分布   摩擦   磨损  

摘要： 持续制动条件与车轮踏面最大温度和温差的关系，是评价车轮热负荷能力的一个关键指标。本文基于1：1制动试验台，针对闸瓦与车轮踏面构成的摩擦副，在不同制动压力、制动速度和制动持续时间的条件下，进行超长大坡道持续制动试验，研究踏面温度在制动过程中的分布规律。结果表明，制动速度由40km/h增至70km/h时，在制动0～1200s，1200～2400s和2400～3600s三个阶段，各阶段的最高温度分别升高97%、118%和86%，最大温差分别增大113%、150%和128%。制动速度的增加，对前两个阶段的温差增幅影响大，缘于制动初始摩擦面温度较低，闸瓦接触区域耐磨而不容易加快接触面积的增加。在制动速度70km/h条件下，压力由3kN增至7kN时，踏面最高温度由321℃增至436℃，增幅为36%，这缘于制动压力的增加，提高了摩擦功率，放大了局部接触状态对摩擦温度的影响，导致踏面温度分布不均匀程度加剧。在制动压力3kN条件下，速度由40km/h增至70km/h，踏面最高温度由176℃增至328℃，增幅为86%，速度的增加在提高制动能量的同时，又增加了制动功率，导致高温区大幅度增加。

关键词： 超高分子量聚乙烯   磨损   变质层   力学性能   微观结构  

摘要： 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为人工关节的主要衬垫材料，材料磨损及磨屑形成是影响其植入寿命的关键问题。本文中通过表征UHMWPE表面磨损区域微观形貌和微观组织变化规律，分析磨损区域变质层的演化规律与力学特性。在摩擦磨损试验的基础上，通过压痕试验和划痕试验发现，随摩擦速度和压力增加，磨损区表面硬度增加，且沿滑动方向的划痕阻力减小。借助拉曼光谱分析发现，即随摩擦速度增加，磨损区域表层材料的结晶度增加，即聚乙烯分子链会形成长程有序的分布状态。借助分子动力学模拟方法分析了金刚石压头在UHMWPE表面压痕和划痕的分子过程，分子模拟结果显示压痕深度和划痕阻力也随UHMWPE结晶度增加而降低。当UHMWPE表面结晶度较高时，聚乙烯分子更容易在金刚石压头的挤压作用下发生塑性流动；相反，结晶度较低时，彼此缠结聚乙烯分子链不利于其塑性流动，导致沿摩擦方向的划痕阻力增加。因此，磨损后的UHMWPE表面形成了微观组织和力学性能差别于基体的磨损变质层。随摩擦工况加剧或时间延长，磨损变质层内的或者与基体相连的聚乙烯分子链发生断裂，将造成UHMWPE表面疲劳断裂或形成剥层磨损。本研究UHMWPE磨损区变质层的演化与力学性能变化规律，对于评价人工关节使用性能具有重要参考价值。

关键词： 偏微分方程   高速滚动轴承   振动控制   偏微分界域   前馈补偿控制器  

摘要： 振动行为是导致高速滚动轴承出现谐振位移的主要原因，而谐振位移过于明显则会使轴承敏感性下降，从而影响机械元件的回转精度;为有效抑制轴承谐振位移，设计基于偏微分方程的高速滚动轴承振动控制系统;按需连接滚动轴承振动换能器、轴承振幅控制电路与滚动速率计量装置，完成高速滚动轴承振动控制系统的硬件模块设计;设置偏微分界域，计算偏微分方程数值解，完成偏微分方程表达式的定义，再通过离散化振动信号的方式，确定振动信号参数的数值范围，实现基于偏微分方程的高速滚动轴承振动信号参数求解;搭建前馈补偿控制器模型，完善振动行为的补偿控制算法，以实现对控制向量的容错处理，对轴承振动行为进行补偿性控制，联合硬件模块，完成高速滚动轴承振动控制系统设计。实验结果表明，该控制系统的应用可将高速滚动轴承的谐振位移控制在0～0.5 mm内，不会因明显振动问题使轴承敏感性下降，故机械元件的回转精度能够得到保障。

关键词： 机械系统   元动作单元   分布模型   传递模型   可靠性分配  

摘要： 针对机械系统多层结构可靠性分配中下层单元分配的可靠性必须大于上层单元可靠性的问题，提出了一种新的可靠性分配方法。首先，对机械系统进行系统-功能-运动-动作(System-Function-Motion-Action，SFMA)的层次结构划分。然后，根据层次结构由分布和传递模型组成，结合最小成本分配法和可靠度函数，提出可靠性分配技术，并自上而下地建立机械系统、功能单元、运动单元和分运动单元的可靠性分配模型。最后，以磨齿机为例，验证所提方法的可行性和有效性。

关键词： Ni-P-WC-BN(h)复合镀层   超声脉冲电沉积   硬度   减磨耐磨性   二元纳米颗粒  

摘要： 为改善材料表面硬度及减磨耐磨性能，利用超声-脉冲电沉积法在20CrMnTi表面制备Ni-P-WC-BN（h）纳米复合镀层，采用X射线衍射分析（XRD）研究镀层物相并估算晶粒大小，扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、显微硬度仪和激光显微镜等测量手段，分析Ni-P、Ni-P-WC及不同BN（h）浓度下Ni-P-WC-BN（h）纳米复合镀层的表面形貌、组织成分、显微硬度、减磨耐磨性能。结果表明：不同纳米颗粒浓度对复合镀层表面的组织结构有重要影响，纳米复合镀层表面呈现典型的包状结构，适宜浓度的二元纳米颗粒共沉积有效改善了镀层微观形貌。Ni-P-WC-BN（h）纳米复合镀层镀态硬度可达1156 HV1，与Ni-P-WC纳米复合镀层相比，在保证Ni-P-WC纳米复合镀层镀态高硬度的同时，摩擦系数降低22.6%，具有更好的减磨耐磨性能。

关键词： 浆体输送   计算流体力学   冲蚀磨损   稠密离散相模型   响应曲面法   数值模拟  

摘要： 为揭示浆体输送过程中铁精矿对管道的冲蚀磨损机理，提出了一种基于稠密离散相模型（DDPM）与响应曲面法（RSM）的浆体管道冲蚀磨损特性分析的方法，模拟浆体输送过程中铁精矿对管道造成冲蚀磨损行为，并分析单因素和多因素耦合对管道冲蚀磨损的影响。首先，结合铁精矿输送实际工况，建立计算流体力学（CFD）模型；其次利用公开数据集验证E/CRC(Erosion/Corrosion Research Center)冲蚀模型的准确性，表明该模型可用于计算矿浆管道的冲蚀磨损；最后，探究入口流速、颗粒粒径、颗粒质量流率及矿浆流动方向对管道冲蚀磨损的影响，设计RSM试验分析不同因素影响重要程度。研究结果表明：冲蚀速率随入口流速增加而增大，在1.5m/s～2.0m/s范围内管道的冲蚀磨损最小；随着粒径增大，冲蚀速率呈现先减小后增大的趋势，粒径大小为100μm时，能有效降低管道冲蚀磨损；随着颗粒质量流率增加，最大冲蚀速率先增大，后减小，最后趋于稳定，存在临界质量流率，结合管道运输的经济性，颗粒质量流率应大于2.5kg/s；三种流场因素对管道冲蚀磨损影响程度为入口流速>颗粒质量流率>颗粒粒径；多因素耦合下，入口流速与颗粒粒径对管道冲蚀磨损影响最大。本研究所提出的方法可为管道冲蚀防护提供理论依据。