论文部分内容阅读
在中国国家自然科学基金项目《高温汗腺式自扩散润滑技术及其理论研究》(No.50275110)和《高温润滑胞体结构形态及其功能控制机理研究》(No.50775168),以及中国国家教育部博士学科点专项基金项目《高温发汗润滑胞体的多胞结构稳定性研究》(No.20070497105)的共同资助下,通过数理建模和科学试验,研究了高温发汗自润滑材料(HTSSLC)的润滑机理、机械性能、润滑特性及其控制理论;提出了胞体结构及其强韧性模型,研究了其孔结构形态与制备工艺间互耦性;为了拓宽材料的应用范围,研究了复合润滑体组分及其复合技术;并以此制备出HTSSLC和构建了其理论与技术体系.高温发汗自润滑是基于生物体汗腺结构和发汗原理提出的白润滑原理及其技术;HTSSLC是由汗腺式有序孔胞结构的金属陶瓷硬相基体(胞壁)和熔渗在胞孔中的多元润滑体(胞核)组成的复合体,其润滑机理是复合体胞核中的润滑物质在高温摩擦热应力驱动下沿基体有序微孔 通道扩散(析出)至摩擦表面,实现自补偿润滑.高温发汗自润滑是基于生物体汗腺结构和发汗原理提出的白润滑原理及其技术;HTSSLC是由汗腺式有序孔胞结构的金属陶瓷硬相基体(胞壁)和熔渗在胞孔中的多元润滑体(胞核)组成的复合体,其润滑机理是复合体胞核中的润滑物质在高温摩擦热应力驱动下沿基体有序微孔通道扩散(析出)至摩擦表面,实现自补偿润滑.基于人体汗腺结构及高温发汗自润滑概念,构建了描述汗腺式微孔结构特征的汗腺式微孔分布表征模型(PSDM),并基于模型分析了烧结过程中孔隙演化规律及形成条件、材料组分和工艺参数对微孔结构形态的影响以及孔结构形态、尺寸、孔径分布与孔隙度间互耦合关系;为了验证模型的有效性,利用TiH2与CaCO3分解温度差的物化性能,以TiH2 I CaCO3的复合体为复合造孔剂,辖以Al2O3为惰性弥散质点,采用二次造孔法( DSP-FT)在真空条件下制备出了与模型理论相吻合的汗腺式有序微孔结构TiC CrW-Mo-V系基体.由于复合造孔剂在首次分解时,TiH2分解出H2和Ti,H2在烧结体内形成初始孔隙,Ti则活化烧结过程,增强了烧结体的强度;而在液相烧结温度范围内进行的CaCO3二次分解,可使CU2气体在液相中形成气孔通道,在烧结体表面形成开口气孔,使得金属陶瓷基体具有高强和有序微孔结构形态 高温发汗自润滑是基于生物体汗腺结构和发汗原理提出的白润滑原理及其技术;HTSSLC是由汗腺式有序孔胞结构的金属陶瓷硬相基体(胞壁)和熔渗在胞孔中的多元润滑体(胞核)组成的复合体,其润滑机理是复合体胞核中的润滑物质在高温摩擦热应力驱动下沿基体有序微孔通道扩散(析出)至摩擦表面,实现自补偿润滑. 基于人体汗腺结构及高温发汗自润滑概念,构建了描述汗腺式微孔结构特征的汗腺式微孔分布表征模型(PSDM),并基于模型分析了烧结过程中孔隙演化规律及形成条件、材料组分和工艺参数对微孔结构形态的影响以及孔结构形态、尺寸、孔径分布与孔隙度间互耦合关系;为了验证模型的有效性,利用TiH2与CaCO3分解温度差的物化性能,以TiH2 I CaCO3的复合体为复合造孔剂,辖以Al2O3为惰性弥散质点,采用二次造孔法( DSP-FT)在真空条件下制备出了与模型理论相吻合的汗腺式有序微孔结构TiC Cr-W-Mo-V系基体.由于复合造孔剂在首次分解时,TiH2分解出H2和Ti,H2在烧结体内形成初始孔隙,Ti则活化烧结过程,增强了烧结体的强度;而在液相烧结温度范围内进行的CaCO3二次分解,可使CU2气体在液相中形气孔通道,在烧结体表面形成开口气孔,使得金属陶瓷基体具有高强和有序微孔结构形态.为了在微孔中复合出具有扩散活性和良好润滑性的复合润滑体,开展了软金属与金属陶瓷基体的润湿性、互溶性及真空熔投工艺研究,实现了润滑体的优化组分设计及其在基体中梯度分布的熔浸可控性,制备出具有硬质相胞壁、软质相复合润滑胞核及有序微孔胞管的高温发汗自润滑胞体结构材料.围绕构建高温发汗自润滑胞体材料的强韧性设计和工况适应性预测的理论基础,以材料特性指导强韧性设计为日标,基于胞孔结构特征,建立了胞体接触状态的几何表征模型;引入了可表征正三角形、正四边形及正六边形等孔结构形态的特征值λ(λ=Ri/R.,R.为基础胞元多边形外壁的内切圆半径;Ri为多边形胞孔的内切圆半径;λ取值范围为0