自润滑复合材料论文-自润滑材料及其摩擦特性(精)
自润滑复合材料论文-自润滑材料及其摩擦特性摘要:自润滑复合材料是材料科学研究领域的一个重要发展方向,由于其在特殊使用条件下具有优良的摩擦学特性而受到人们的广泛关注。本文主要介绍国内外自润滑复合材料的开发与进展,讨论了对材料摩擦学性能的影响因素。
关键词:固体润滑摩擦磨损自润滑复合材料
一、前言:
液态润滑(润滑油、脂是传统的润滑方式,也是应用最为广泛的一种润滑方式。但液体润滑存在一下问题:
1.高温作用下添加剂容易脱落;
2.随温度升高,其粘性下降,承载能力下降;
3.高温环境下其性能衰减等问题;
4.液体润滑会增加成本,如切削加工中的切削液;
5.液体润滑会造成环境污染。
所以,自润滑材料已成为润滑领域的一类新材料,成为目前摩擦学领域的重要研究热点。
二、自润滑材料的种类
自润滑材料一般分为金属基自润滑材料、非金属基自润滑材料和陶瓷自润滑材料。其制备方法通常为粉末冶金法,此外,等离子喷涂、表面技术和铸造法也被应用于自润滑复合材料的制备。
1金属基自润滑材料 金属基自润滑复合材料是以具有较高强度的合金作为基体,以固体润滑剂作为分散相,通过一定工艺制备而成的具有一定强度的复合材料。目前已开发的
金属基自润滑复合材料,如在铁基、镍基高温合金中添加适量的硫或硒及银基和铜基自润滑材料,都已得到一定程度的应用。
2非金属基自润滑材料
非金属基自润滑材料主要是指高分子材料或高分子聚合物,如尼龙等。它在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域得到广泛应用。目前高分子基自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度;通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能。
3陶瓷自润滑材料
陶瓷材料以其独特的特点和优点,使得陶瓷及陶瓷复合材料的自润滑研究
已经引起了较为广泛的重视。
三、自润滑减摩材料的特点、性能
1 粉末冶金法制造减摩材料的特点
(1在混料时可掺入各种固体润滑剂(如石墨、硫、硫化物、铅、二硫化钼、氟化钙等,以改善该材料的减摩性能;
(2利用烧结材料的多孔性,可浸渍各种润滑油,或填充固体润滑剂,或热敷和滚轧改性塑料带等,使材料更具自润滑性能,减摩性能特佳;
(3优良的自润滑性,使它能在润滑剂难以到达之处和难以补充加油或者不希望加油(如医药、食品、纺织等工业的场合,能安全和无油污染的使用;
(4较易制得无偏析的、两种以上金属的密度差大的铜铅合金—钢背、铝铅合金—钢等双金属材料; (5材料具有多孔的特性,能减振和降低噪声;
(6材质成分选择灵活性大,诸如无机材料金属及合金、非金属、化合物和有机材料聚合物等,均可加入其中,并能获得较理想的减摩性能,例如高石墨含量的固体润滑减摩材料等;
(7特殊用途的减摩材料,如空气轴承、液压轴承、耐腐蚀性轴承等,更发挥了粉末冶金减摩材料的特点。
2 对减摩材料的使用要求及主要性能要求是:
主要使用要求:
(1摩擦系数低而稳定;
(2承载能力(即许用PV值高;
(3不易损伤对偶件;
(4耐磨性好。
主要性能要求:
(1导热性高,防止摩擦表面温度过高,造成拉伤甚至“咬死”;
(2线膨胀系数低,要防止因温度升高而导致间隙消失以至“抱死”,特别是小间隙下尤为重要;
(3质地较软,易跑合,要注意因摩擦面过小,而造成局部过高的单位压力;
(4较好的抗咬合性;
(5材料呈硬组织,要求是硬骨架和软的基体,以利于形成油膜而降低摩擦系数和磨损。 四、影响自润滑材料摩擦特性的因素
1组分的影响
除了在有些金属中,添加适量固体润滑剂能使其机械性能有所增强外,一般来说,随着固体润滑剂含量的增加,自润滑材料的摩擦系数呈下降趋势,而磨损率却呈上升趋势,机械性能随润滑剂含量的增加而降低。另外,多组元间热膨胀系数等物理性质的匹配关系决定了材料的显微结构、力学性能,因而影响到其润滑作用及耐磨性能。
2 配副的影响
材料间的化学反应、表面能、表面硬度、化学活性等物理化学性能的不同,其摩擦学特性也不同。
3气氛的影响
在不同气氛下,由于受到表面吸附和污染、表面化学反应等因素的影响,材料的摩擦学性能可能会出现很大差异。许多固体润滑剂的润滑效果对气氛有依赖性。
4摩擦速度和载荷的影响
摩擦速度不同,载荷不同使得摩擦表面的接触状态、表面特性、摩擦温度发生变化,从而影响材料的摩擦学性能。
四、结语
金属基固体润滑材料不仅具有基体金属的良好机械强度,而且具有固体润滑剂的优良特性,在工程领域获得了较为成功的应用。高聚物自润滑复合材料由于具有优异的摩擦磨损性能,也得到了广泛的应用。
参考文献 [1] 刘如铁,李溪滨.MoSZ对镍基自润滑材料摩擦学特性的影响[J].粉末冶金技术,2000,181:31
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料,1999,23(1:18
[3] 孔晓丽,刘勇兵,陆有,等.粉末冶金高温金属基固体自润滑材料[J].粉末冶金技术,2001,19(2:86
[4] 颜红侠,宁荣昌,马晓燕.聚醚醚酮自润滑复合材料的研究进展[J].化工新型材料,2000,28(3:15
铝合金表面阳极氧化膜的制备及其摩擦性能_张栋
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铝合金表面阳极氧化膜的制备及其摩擦性能
张 栋,张文静,乐永康,李 炼
(苏州有色金属研究院有限公司,江苏苏州 215026)
[摘 要] 为了提高铝合金表面耐磨性能并降低摩擦系数,对其进行自润滑表面处理。利用铝合金阳极
氧化膜耐磨的特性及多孔的形貌,研究制备既具备高耐磨性又具有大孔径的阳极氧化膜工艺,并采用超声处
理结合热浸渍的方法向纳米孔中填充聚四氟乙烯(PTFE)润滑颗粒。通过对草酸、磷酸+有机酸和草酸+磷
酸+柠檬酸3种体系的氧化液制备出的氧化膜性能的比较,选用草酸、磷酸、柠檬酸的混合酸对铝合金进行阳
极氧化,形成了厚为28.2Lm,维氏硬度为236.4的硬质氧化膜,其氧化膜孔径大小约为90nm。经过润滑颗
粒填充处理和热处理之后在铝合金表面制备出了结合良好的自润滑膜,其表面摩擦系数为0.135。该表面处
理方法实现了铝合金表面的自润滑。
[关键词] 阳极氧化膜;铝合金;纳米孔;热浸渍;填充;自润滑;摩擦性能
[中图分类号]TG174.451[文献标识码]A [文章编号]1001-1560(2009)03-0009-03
[收稿日期] 20081028
[通信作者] 张栋(1983-),女,苏州有色金属研究院有限
公司工程师,从事金属表面工程研究,E-mai:l
zdcpp@0 前 言
铝材在较强酸性介质中进行电化学氧化,氧化膜
表面具有均匀分布、垂直于基底、许多相互分离且平行
的纳米级的孔道[1]。多年来,向阳极氧化铝纳米级孔
中填充其他物质,形成功能性膜层的方法越来越受到
关注[2~5]。这一技术能够用于汽车、纺织、食品、制药
等许多领域,可以避免和减少油性润滑带来的污
染[6~8]。我国,在这方面仍处于起步阶段[9],加强对其
的研发意义重大。
目前,硬质阳极氧化多采用硫酸进行氧化,特点是
氧化膜硬度较高,但是纳米孔较小[10,11]。为了增大纳
米孔以利于润滑颗粒的填充,本工作分别选用草酸和
磷酸进行阳极氧化研究,最终选定了两者的混合酸作
pom自润滑原理 -回复
pom自润滑原理 -回复
POM自润滑原理，指的是聚甲醛（Polyoxymethylene，简称POM）材料在使用过程中产生自润滑效果的原理。POM材料是一种优良的工程塑料，广泛应用于机械制造、汽车工业、电子电器等领域。其自润滑特性使得POM制品具有较低的摩擦系数、优异的耐磨损性能以及较长的使用寿命。
POM自润滑原理的基础是其分子链中具有大量的甲醛基团(-CH2O-)。这些甲醛基团在高温和高压下容易分解并向表面扩散，形成一层甲醛涂层。甲醛涂层具有低摩擦系数和良好的润滑性能，从而降低了POM材料与其它材料之间的摩擦系数，减少了能量损耗和磨损。
具体来说，POM自润滑包括以下几个过程：
1. 高温高压条件下的甲醛分解：在POM制品使用过程中，由于摩擦、热交换等因素的作用，POM材料表面的温度和压力会升高。在这种高温高压条件下，POM分子链中的甲醛基团会发生分解，释放出甲醛气体。
2. 甲醛气体扩散至表面：由于表面张力和压力差，甲醛气体会从内部扩散到POM材料表面。甲醛气体的扩散速度和扩散距离会受到温度和压力等因素的影响。
3. 甲醛涂层形成：当甲醛气体扩散到POM材料表面时，会与空气中的水分反应生成甲醛涂层。这层涂层具有低摩擦系数和良好的润滑性能，从而起到自润滑的作用。
4. 润滑层的维持和再生：甲醛涂层在摩擦过程中会逐渐磨损，但POM材料内部仍然存在大量的甲醛基团。当润滑层磨损时，内部的甲醛气体会继续向表面扩散，从而形成新的润滑层，维持自润滑效果。
通过以上步骤，POM材料能够在使用过程中持续地产生自润滑效果，降低摩擦系数，延长使用寿命。这使得POM材料广泛应用于高摩擦、高负荷、高速运动的机械设备中，例如轴承、齿轮、导向部件等。
然而，需要注意的是，POM自润滑原理是一个自适应的过程。在正常使用条件下，POM材料能够产生足够的甲醛气体来形成润滑层。但在极端条件下，例如高温、高湿度等环境下，甲醛涂层的形成和维持可能会受到影响。此时，可能需要额外的润滑措施来保证POM材料的良好性能。
塑料制品的润滑性与摩擦特性研究
塑料制品的润滑性与摩擦特性研究
在现代工业生产与日常生活中，塑料制品以其独特的轻便、耐用、成本低廉等优点，已广泛应用于各个领域。然而，在使用过程中，塑料制品的摩擦与润滑问题不容忽视。本篇文章目的是从专业的角度，分析并探讨塑料制品的润滑性与摩擦特性。
塑料材料的摩擦机理
塑料材料的摩擦特性是由其分子结构和物理状态决定的。通常，塑料可以分为两大类：热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料在加热时可以软化、冷却后硬化，而热固性塑料则在加热时发生化学变化，形成不可逆的硬化过程。这两类塑料的摩擦机理有所不同。
热塑性塑料
热塑性塑料的分子结构通常较为线性或支链状，具有良好的流动性。在摩擦过程中，热塑性塑料的表面分子会因受到外力而发生滑移，形成滑移层。当外力增大到一定程度，滑移层开始发生塑性变形，从而产生摩擦力。随着摩擦的进行，塑料表面可能会发生熔融，甚至脱落，从而影响其润滑性能。
热固性塑料
热固性塑料的分子结构较为复杂，通常具有网状结构。在摩擦过程中，热固性塑料的表面不易发生滑移，因此其摩擦系数相对较大。此外，热固性塑料在高温下也不易熔融，因此在高温环境下，其润滑性能较差。 润滑剂的选择与应用
为了改善塑料制品的润滑性能，通常需要添加润滑剂。润滑剂可以降低塑料制品表面的摩擦系数，减少磨损，延长使用寿命。选择合适的润滑剂，需要考虑塑料材料的类型、使用环境、温度等因素。
润滑剂的类型
润滑剂主要分为两大类：固体润滑剂和液体润滑剂。固体润滑剂通常具有良好的耐磨性和较高的摩擦系数，适用于高温、高压的环境。液体润滑剂则具有良好的流动性，可以在低温环境下提供良好的润滑效果。
润滑剂的应用
在实际应用中，润滑剂的添加方式有多种，如物理混合、化学反应等。此外，还可以通过改变塑料制品的微观结构，如添加润滑性较好的填料，来提高其润滑性能。
本文对塑料制品的润滑性与摩擦特性进行了分析。塑料材料的摩擦机理与其分子结构和物理状态有关。热塑性塑料在摩擦过程中易发生滑移和熔融，而热固性塑料的表面不易发生滑移，摩擦系数较大。为了改善塑料制品的润滑性能，需要选择合适的润滑剂，并考虑塑料材料的类型、使用环境等因素。后续研究可以进一步探讨不同润滑剂对塑料制品润滑性能的影响，以及如何通过改变塑料制品的微观结构来提高其润滑性能。 摩擦测试方法
PTFE编织复合材料摩擦特性研究
ＰＴＦＥ编织复合材料摩擦特性研究 ６９
ＰＴＦＥ编织复合材料摩擦特性研究
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＰＴＦＥ
Ｂｒａｉｄｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
刘建 ，张永振 ，杜三明。，刘敬超 （１西北工业大学机电工程学院，西安７１００７２； ２河南科技大学材料摩擦学重点实验室，河南洛阳４７１００３）
ＬＩＵ Ｊｉａｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｏｎｇ—ｚｈｅｎ ，ＤＵ Ｓａｎ—ｍｉｎｇ ，ＬＩＵ Ｊｉｎｇ—ｃｈａｏ （１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ；２ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｒｉｂｏｌｏｇｙ，Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
摘要：在高速摩擦磨损试验机上以摆动频率、载荷为变量对ＰＴＦＥ编织复合材料进行于摩擦性能测量实验，分析摆动频 率、载荷对摩擦因数的影响规律。结果表明：材料的摩擦因数随载荷增大呈稳定降低趋势，最后趋于平稳。在２ｏ～４０ｋＮ 载荷范围内，摩擦因数随摆动频率的增大经过一个最小值后上升到稳定值。载荷对摩擦因数的影响大于频率的影响。 通过扫描电子显微镜对不同载荷频率下产生的ＰＴＦＥ编织复合材料转移膜的分析，从微观上解释了摆动频率、载荷影响 ＰＴＦＥ编织复合材料摩擦因数的作用机理。 关键词：ＰＴＦＥ；载荷；频率；摩擦因数 中图分类号：ＴＨ１１７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—４３８１（２０１２）０８—００６９－０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｒｙ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｏｆ ＰＴＦＥ ｂｒａｉｄｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ ｔｒｉｂｏ—ｔｅｓｔ—
无溶剂复合对摩擦系数的影响
无溶剂复合对摩擦系数的影响
引言
摩擦力是物体在相互接触时产生的阻碍相对滑动的力量。在工程领域中，摩擦力的大小对于设计和性能至关重要。为了减少摩擦力和磨损，人们常常使用润滑剂来降低物体之间的摩擦系数。然而，传统的润滑剂可能含有溶剂，对环境和健康造成一定的影响。因此，研究无溶剂复合对摩擦系数的影响具有重要意义。
无溶剂复合的定义和特点
无溶剂复合是指由两种或多种无溶剂物质混合而成的复合材料。与传统的润滑剂相比，无溶剂复合具有以下特点：
1. 环保：无溶剂复合不含溶剂，减少了对环境的污染。
2. 健康：无溶剂复合不含有害物质，对人体健康无害。
3. 节能：无溶剂复合的制备过程中不需要耗费大量能源。
无溶剂复合对摩擦系数的影响
无溶剂复合对摩擦系数的影响主要体现在以下几个方面：
1. 润滑性能
无溶剂复合具有良好的润滑性能，能够减少物体之间的接触面积，从而降低摩擦系数。无溶剂复合中的材料能够填充物体表面的微小凹陷，形成一层润滑膜，减少物体之间的直接接触，从而降低摩擦力。
2. 耐磨性能
无溶剂复合具有良好的耐磨性能，能够减少物体表面的磨损。无溶剂复合中的材料具有较高的硬度和耐磨性，能够抵抗外界的摩擦和磨损，延长物体的使用寿命。
3. 温度稳定性
无溶剂复合具有良好的温度稳定性，能够在高温环境下保持较低的摩擦系数。无溶剂复合中的材料具有较高的熔点和热稳定性，能够在高温环境下保持良好的润滑性能。
4. 湿润性能
无溶剂复合具有良好的湿润性能，能够在潮湿环境下保持较低的摩擦系数。无溶剂复合中的材料具有较强的亲水性，能够与水分子相互作用，形成一层保护膜，减少物体与水之间的摩擦。 无溶剂复合的应用领域
由于无溶剂复合具有良好的润滑性能和耐磨性能，广泛应用于以下领域：
1. 汽车工业
无溶剂复合能够减少发动机和传动系统的摩擦损失，提高汽车的燃油经济性和动力性能。此外，无溶剂复合还可以用于汽车刹车系统和悬挂系统，提高汽车的安全性能。
关节轴承
1 PTFE纺织复合材料自润滑关节轴承
1.引言
自润滑关节轴承具有无须定期换油、承载能力高、热传导性能好，不吸水、结构紧凑、重量轻、耐冲击、自润滑使用及安全可靠性强、寿命长等优点，近年来被广泛应用于航空航天、国防工业，以及汽车、化工、食品机械等方面。PTFE纺织复合材料自润滑关节轴承是利用PTFE作为润滑剂的关节轴承，目前国内使用的该种轴承主要依靠从俄罗斯进口。根据PTFE的实际使用要求，自行设计了PTFE纺织复合材料自润滑关节轴承,各项试验结果表明其能够满足使用要求。
2 工作原理
自润滑关节轴承是关节轴承的一种，在轴承外圈内球面粘贴一层自润滑垫层，用垫层滑动表面对内圈外球面的滑动摩擦来代替对钢表面的滑动摩擦。PTFE纺织复合材料自润滑关节轴承, 是利用PTFE作为润滑剂，轴承内球表面与衬垫相对运动时，衬垫中的PTFE就会在没有润滑膜的地方形成润滑膜。在一定的压力和运动下，磨损的PTFE使金属和衬垫表面光滑，摩擦系数降低。当摩擦系数足够低时，PTFE就不再从衬垫上剪切下来，也就没有PTFE的沉积，轴承进一步使用，衬垫中PTFE又继续脱落，这时摩擦系数会升高，PTFE会再从衬垫上机械剪切下来。
3.设计
3.1轴承设计
轴承的设计需要根据不同使用要求选用不同材料：A）外圈选择要考虑耐蚀性（盐雾、湿热）、强度、可塑性（对挤压工艺适应性）和耐冲击等要求。选用硬化沉淀不锈钢17-4PH或奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti。B）内圈材料要有可加工性，与PTFE衬垫对偶材料的耐磨性，内圈外球面与衬垫形成对偶摩擦副，该摩擦副决定了轴承的各项性能和寿命。选用9Cr18，硬度在HRC55～60。C）在航天、航空、汽车、火车等场合，该类轴承受高振动、冲击负荷及高频交变负荷都会使PTFE固体润滑材料疲劳、破裂。因此对衬垫材料重点要求静负荷与动负荷容量高，允许滑动速度高、磨损率低、摩擦系数小而且稳定、导热性好、尺寸公差小、吸水率低、抗腐蚀能力强、耐污染、生产成本低。选用聚四氟乙烯织物（PTFE fabric）。它是聚四氟乙烯纤维与其它纤维交织而成的双层织物，静负荷容量最高，承载量可达300N/mm2。
粉末成形压力机的润滑与摩擦副材料研究
粉末成形压力机的润滑与摩擦副材料研究
摘要：
随着技术的不断发展，粉末冶金成形技术成为现代工业中广泛应用的一种制造工艺。粉末成形压力机是其中关键的设备之一。在粉末成形过程中，润滑与摩擦副材料是非常重要的，直接影响到成形过程的成功与否。本文就粉末成形压力机的润滑与摩擦副材料的研究进行探讨。
1.引言
粉末冶金成形技术以其高精度、高效能等特点在汽车、航天、电子等行业得到了广泛应用。在粉末成形过程中，压力机是一个关键设备，扮演着将粉末原料通过压制成形到所需模具的关键角色。而润滑与摩擦副材料则是确保成形过程顺利进行的重要因素。
2.润滑剂在粉末成形中的作用
润滑剂在粉末成形过程中具有多种作用。首先，润滑剂可以降低压制过程中的摩擦力，使得粉末颗粒之间相互滑动，减小成形过程中的能量损耗和热量产生。其次，润滑剂可以降低粉末原料与模具之间的摩擦力，减小模具磨损程度，延长模具使用寿命。此外，润滑剂还可以提高成形品的表面质量，减少缺陷的产生。
3.摩擦副材料的选择与研究
在粉末成形过程中，摩擦副材料的选择与研究对成形的结果具有直接的影响。常见的摩擦副材料有钢、铁、铜、铝等。不同的摩擦副材料具有不同的摩擦系数和耐磨性能，在选择时需要根据具体情况进行慎重考虑。摩擦副材料的研究还包括材料的表面改性、涂层技术等方面。这些研究可以提高摩擦副材料的性能，从而提高粉末成形的质量和效率。
4.润滑与摩擦副材料的改进 为了进一步提高粉末成形压力机的润滑与摩擦副材料的性能，需要进行改进和优化。一方面，可以通过添加助剂来改善润滑剂的性能，如添加抗磨剂、抗氧化剂等。另一方面，可以利用新的材料和技术来改善摩擦副材料的性能，如采用纳米材料、涂层技术等。
5.未来发展趋势
随着科学技术的进步，粉末成形压力机的润滑与摩擦副材料的研究还将取得更大的突破。未来的发展趋势可能包括以下几个方面：首先，润滑剂和摩擦副材料将更加环保和节能。其次，研究将更加注重材料的多功能性和耐磨性能的提高。此外，新的涂层技术和纳米材料将会成为研究的热点。
一种球面摩擦副的设计及摩擦磨损性能分析
一种球面摩擦副的设计及摩擦磨损性能分析
杨秀光;马伟
【摘 要】设计了一种球面摩擦副,介绍了球面摩擦副的结构,分析了球面摩擦副接触应力、摩擦力矩、磨损量,为球面滑动轴承的设计提供了依据.
【期刊名称】《工程与试验》
【年(卷),期】2019(059)002
【总页数】3页(P4-6)
【关键词】球面摩擦;摩擦磨损;自润滑材料;摩擦力矩;磨损量
【作 者】杨秀光;马伟
【作者单位】中机试验装备股份有限公司,吉林 长春 130103;中机试验装备股份有限公司,吉林 长春 130103
【正文语种】中 文
【中图分类】TH137.5
1 引 言
球面滑动轴承，具有一对球面摩擦副，内圈与外圈沿着球心可产生相对转动。自润滑球面滑动轴承是由带有内球面的外圈、带有外球面的内圈和内外圈间的自润滑材料构成，其运动形式为：（1）绕z轴单向旋转运动；（2）绕x、y轴往复摆动运动；（3）绕z轴单向旋转运动和绕x、y轴往复摆动运动叠加而成的运动[1-2]。自润滑球面滑动轴承主要用于载荷高、相对转速低、具有倾斜和旋转往复式运动的工况下，广泛应用于重载汽车、航空航天、军工机械、矿山、电力、医药、火箭发射、工程机械等设备中[1-2]。
球面滑动轴承应用广泛，其主要失效形式为自润滑复合材料的磨损。自润滑复合材料主要包括金属背衬复合材料、聚合物复合材料、PTFE 纤维织物和陶瓷基复合材料，其中PTFE 纤维织物耐磨性能最佳。研究自润滑复合材料的摩擦磨损性能是提高球面滑动轴承寿命的关键[3]。
本文设计一种球面摩擦副，对该球面摩擦副接触应力、摩擦力矩、磨损量进行了分析，为球面滑动轴承的设计提供了依据，为自润滑复合材料摩擦性能的研究提供了一种试验方法，对自润滑复合材料的研究意义重大。
2 球面摩擦接触副设计
球面摩擦接触副是用来承载自润滑材料的载体，自润滑材料粘贴在球面摩擦接触副上，通过对球面摩擦接触副施加载荷和运动，实现对自润滑材料的摩擦磨损。自润滑材料为弹性体，内圈和外圈为刚性体，自润滑材料粘贴在外圈内球面上，内圈外球面与自润滑材料接触，进行摩擦运动。球面摩擦接触副在工作时需要对自润滑材料施加压力载荷，同时内圈与外圈要相对运动。由于球体自身结构特点，与平面摩擦相比，球面摩擦施加载荷和产生相对运动比较困难。
高温发汗自润滑材料摩擦过程动态特征的元胞自动机模型
高温发汗自润滑材料摩擦过程动态特征的元胞自动机模型
燕松山;刘佐民
【摘 要】The dynamic evolution mechanism on a friction surface of high
temperature gland self-lubricating composite was analyzed based on the
micro-structure characteristics of the materials and its tribological
experimental results in the pin-disk test. A cellular automaton model to
describe the dynamic characteristics of the friction process was developed
and used to study the friction coefficient and the topography as well the
lubricants distribution on the worn surface in the sliding. The agreement
between the simulation and experimental results show the model is
available and can be used to optimal design of the materials.%基于高温发汗自润滑材料微观结构特征及销一盘摩擦学试验结果,分析了该类材料摩擦过程中摩擦表面的动态演化机理,并在此基础上采用元胞自动机方法建立了该类材料的摩擦过程动态特征预测模型.利用所建立的模型对其摩擦过程中的摩擦因数、摩擦表面形貌及摩擦表面润滑剂分布进行了模拟研究.模拟结果和摩擦学试验结果具有良好的一致性.研究结果可为高温发汗自润滑材料的摩擦学设计提供理论指导.
微机械自润滑材料的摩察性能研究
第ｌ期
２００２年３月 微细加工技术 ＭＩＣＲ ㈨ＩＣＡＴ１０Ｎ ＴＥＣ 。 、ｃ【 Ｍａｒ．２（）０２
文章编号：１００３—８２１３（２００２）０１—００６６—０５
微机械自润滑材料的摩擦性能研究
张鹏，刘刚，田扬超
（中国科学技术大学国家同步辐射实验室．台肥２３００２９）
摘要：研究了Ｎｉ—Ｍ０ 自润滑层在不同工艺条件下的结构特征、形貌，并分析其摩擦
特性，发现润滑层表面粗糙度和厚度对摩擦系数影响较大；即使Ｍ０ 含量较少， —
Ｍ０ 复合镀层的极限剪切模量也比金属Ｎｉ降低很多。这为ＬＩＧＡ技术制造自润滑
ＭＥＭＳ器件提供了有益的参考，并提供低ＭｏＳ２含量的Ｎｉ—ＭｏＳ２复合材料的一些基
本性质。
关键词：Ｎｉ—Ｍ。 ；ＬＩＧＡ；ＭＥＭＳ；微摩擦
中国分类号：ＴＨｌｌ７ 文献标识码：Ａ
１引言
微电子机械并不是传统机械在尺度上的
简单缩小，它带来了微纳米尺度机械结构的
各种力学及其它问题，如阻尼、热传导、流体传
输和摩擦等，不能用现有的宏观理论解释，甚
至缺乏基本材料参数。微摩擦问题就是微电
子机械系统开发所要解决的关键问题之一。
ｌＪｌＧＡ（德文Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｌｅ，Ｇ￣ｖａｎｏｆｏｒ—
ｍｕｎｇ和Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ词首字母的缩写）技术
是制作微电子机械系统的重要方法之一…１，
人们对用ＬＩＧＡ工艺制造的微机械的微摩
擦、磨损进行了研究。Ｕ ＢＥ￣￣ＳＣｈｖｉｎｇｅｒ等人
利用微陶瓷梁推动ＬＩＧＡ工艺制作的微结构
在不同衬底上运动，测量其静态微摩擦系 数 Ｊ。Ｔ．Ｂｉｅｇｅｒ和Ｕ Ｗａｌｌｒａｄｅ研究了利用
ＬＩＧＡ工艺制作的Ｎｉ探针与ＬＩＧＡ工艺常用
材料Ａｂ０３和Ｎｉ之间的微摩擦，发现微摩擦
系数不仅和测试条件（压强、速度、湿度）有
关，而且与工艺条件，如电镀时的ＰＨ值、电
流密度等有关。实验结果显示在各种实验条
件下，其平均摩擦系数均大于０．６，在压强较
高时可达０．８ｌｊＪ。Ｔ Ｂｅｉｇｅｒ用ＮｉＰ代替Ｎｉ