材料摩擦与耐磨性

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1、材料科学与化学工程学院材料摩擦与耐磨性课程设计课程编号：103809学号：S314100034专业：材料科学与工程学生姓名：鲁佳男任课教师：金国教授材料科学与化学工程学院材料摩擦与耐磨性课程设计课程编号：103809学号：S314100034专业：材料科学与工程学生姓名：鲁佳男任课教师：金国教授2014年12月聚脲柔性减阻涂层鲁佳男材料科学与化学工程学院摘要：潜艇、负雷等水下航行器在海洋屮航行时，由于K和海水流动相互作用，使其表ifii产生湍流边界层。从而产生速度和力脉动形成流体附力和噪卢，导致

2、航速和水下兵器的作战性能降低。减肌涂层的应用对减振降噪其有积极的作川。使川聚脲柔性减阻涂层足一种行之有效的方法。关键词：聚脲减阻涂层柔性面表皮层脂肪层一、研究背景水下航行器主要是指在海水屮航行的船只(潜艇)和水屮兵器(龟雷)。21世纪，随着沿海战略思想的更新，海战特点已从“消耗战”转向“速决战”［1_2］。研制小附力、低噪音的安静型水下航行器己被一些国家看好，并将很快地投入实战使用潜艇、魚雷等水下航行器在海洋屮航行时，由于速度和压力脉动形成流体阻力和噪声，导致航速和水下航行器的作战性能降低。因此

3、，研究并开发航行器表而涂层减附技术对提高航行器的性能，增强W防实力具有重要意义。就水下航行器采取的减阻技术而言，柔性面技术减阻的优点是适用于运动的物体表面［3］，柔性而一般为薄的弹性涂层或一层不渗透的薄膜，因苁柔性效应可以抑制和吸收压力脉动［4"5］,从而减少了航行附力，此外还可降低航行时的噪声该复合涂层由柔性表皮减阻层和柔性脂肪层组成，如图1所示。芄屮柔性表皮减阻层是以2,4’-二苯基甲烷二异铽酸酯(MDI-50)与聚氧化丙烯醚多元醇(330)和低不饱和度聚氧化丙烯醚多元醇(Acclaim42

4、00)合成奸氰酸酯(NCO)含量在13〜14%的半预聚体作为A组分；B组分屮含具有减速效果的位阻型扩链剂(Jefflink?754)和端氨基聚醚及助剂［6］。控制其硬段含量为36%，制备出在0〜40°C海水自然条件下，拉伸强度为5.4MPa、断裂伸L<:率为796%、100%模量为2.18MPa,损耗因子大于0.3的聚脲柔性表皮减阻涂层。固化后的涂层密度仅为1.00〜1.05g/cm3,满足了柔性表皮涂层密度与水接近和不透水的要求。柔性脂肪层采用Acclaim?4200和MDI-50合成NCO含

5、量在11〜12%的的聚氨酯预聚物作为A组分；没计异铽酸酯指数为0.9,调节长链端氨基聚醚的用量，引入聚己内酯(CAPA3091)，将位阻型仲胺扩链剂(JefflinkTM754)、分散助剂等原材料混合制备成B组分，其拉伸强度为3.4MPa、断裂伸L<:率为906%、100%模量为1.92MPao在柔性脂肪层表面喷涂聚脲柔性表皮减阻层，形成一种含有不同性能、结构的复合柔性减阻涂层，模拟海豚的表皮及皮下脂肪结构在水屮的减阻作用［7_8］。測mum’針醐阁1fi合涂层聚脲柔性减阻涂层与传统的硅胶、PV

6、C、聚氨酯、丙烯酸等减附涂层相比具有以下优点1耐冲击，附着力好2密度与水基本和同3模量低，阻尼小4涂层致密，不透水二、应用聚脲材料除了自身具有良好的防水和耐介质性能,能耐受苛刻环境的考验,更重耍的是涂层的模景可在很宽的范围内自由调节'相对于传统的硅胶、PVC、乳胶、丙烯酸等材料,聚脲能够更容易地制备出不同模量的基料，因此，在减限材料屮具有广泛的应用前景，具体表现在以下儿个方面：1水而舰艇:水的摩擦阻力是影响水而舰艇航速的主耍因素之一。若在船体外壁水线以下部位涂敷一层减附涂料［1°］，可有效地减少

7、航行附力，提高航速，从而提高战斗力。减阻涂料还可用于各类K用船舶，既提高了航速乂降低动力消耗，在体冇比赛的赛艇等领域也冇广泛的应用。2鱼雷:减限涂层在鱼雷等水中兵器中最可能率先应用，如美W的仿生学家制造出了一种厚度2.5mm柔性人造海豚皮粘于鱼雷表面,在一定的速度范围内有明显的减阻作用。3新型潜艇:未来的新型潜艇必须降低声学目fc•强度,除了对艇型横断面设计、低噪声推进器、浮筏减振、消声瓦吸声等措施进行研究外，有必要在艇体表而采用减阻技术，提高航速［11］。减阻涂层的另一个作用是减少水流入射到壳

8、壁上的脉动压力，从而降低潜艇的辐射噪声,提高其隐蔽性。三、原理及制备（-）原理柔性面一般为薄的弹性涂层或一层不渗透的薄膜，其减限增推的最主要原因在于改变了附面层内湍流结构，其减阻机理不同于一般的涂料。柔性利用的是弹性涂层能抑制和吸收压力脉动，尽可能延迟层流边界层向湍流边界层的转捩，导致层流边界层的增厚,维持层流边界层流动。从而利用层流边界层固有的低摩擦性能，达到减阻的目的。柔性而另有一种独特的作用是降低潸艇辐射的噪声。柔性而使边界层产生同步波动，使边界层的波动频率、波速、振幅分别与柔性表面的参数