-摩擦学发展 前沿.ppt

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1、1主要内容历史回顾摩擦磨损与国民经济摩擦学学科概述摩擦学研究前沿及国内现状2摩擦学的发展前沿节能摩擦学节能摩擦学：通过摩擦学设计（如SG管）、润滑、表面工程、摩擦材料等技术手段以降低摩擦和磨损引起的能量损失和材料消耗。摩擦学的节约作用:摩擦学设计和润滑技术是减少发动机润滑区的摩擦损耗、提高发动机的能源经济性的主要途径。3摩擦学的发展前沿汽车：机械损耗占内燃机总能耗的15％，而摩擦损耗占80％。发动机油使用摩擦改进剂，可节约燃料0.7～4.0％；齿轮油使用摩擦改进剂，可节约燃油1.0～6.0％。4摩擦学的发展前沿环境友好摩擦学环境友好摩擦学：研究生态系统中和对生态系统与环境产生影响的摩

2、擦学问题及其防治的科学和技术。环境友好润滑剂、无公害摩擦材料、降噪、减振、……5摩擦学的发展前沿环境友好摩擦学----主要包括环境兼容润滑剂、环境友好润滑技术以及噪声防治技术等欧盟每年销售的450万吨润滑油的13%在无控制的状态下进入环境，而泄露核事故导致的液压油损失达8%。环境友好润滑剂及添加剂必须具有生物可降解性、较小的生态毒性和毒性累计性。6摩擦学的发展前沿摩擦噪声防治主要研究对环境产生噪声污染严重的高频尖啸摩擦噪声和摩擦副表面形貌对摩擦噪声的影响。环境友好润滑剂主要研究包括发动机润滑油，农业、林业、食品加工、采矿等用润滑油及其添加剂，液压油等。研究新一代经济性更好的高效、多功

3、能绿色润滑油，如高水基润滑油HWBF（highwaterbasicfluid）取代传统矿物基础油，以减少环境污染。7摩擦学的发展前沿研究润滑剂的生物相容性，润滑剂的生物可降解性，润滑剂的化学组成、结构与生物相容性和生物可降解性的关系规律；润滑剂及其添加剂对生态环境的影响；环境友好润滑剂及其添加剂的设计制备与性能；润滑剂的再制造、再循环和再利用；摩擦、磨损产生的声、热等的物理过程及在该过程中摩擦与声、热等的相互作用。（如钢轨弯道磨损）8摩擦学的发展前沿微/纳摩擦学微/纳摩擦学：研究在微/纳米尺度上的摩擦学基础理论和技术，发展为MEMS（微电子器件）、微机械、计算机存储系统等提供技术支撑

4、的摩擦学设计、摩擦材料和表面工程。9摩擦学的发展前沿飞行高度<8nm控制精度<2nm表面粗糙度：磁头Ra<0.1nm磁盘Ra<0.08nm波纹度<0.12nm磁头表面保护膜厚度<2nm寻道精度:<0.125m磁存储密度：100Gb/in2三维纳米设计和加工纳米级运动控制问题磁头/磁盘制造中的科学技术问题亚微米级定位问题亚纳米表面抛光与测量问题超薄膜的均匀生长问题10MEMS器件失效分类1、无相对运动的微构件2、有相对运动，无碰撞、磨损的微构件3、有相对运动，相互碰撞的微构件4、有相对运动，相互碰撞、磨损的微构件颗粒污染物振动诱导的粘连失效颗粒污染物振动诱导的粘连机械疲劳颗粒污染物

5、振动诱导的粘连自发粘连机械疲劳冲击破坏颗粒污染物振动诱导的粘连自发粘连机械疲劳碰撞损伤，冲击破坏，摩擦磨损DigitalMicromirrorDeviceMicro-gyroMicro-sensorNanotractor(2004)11摩擦学的发展前沿极端工况摩擦学研究发生在高温、高压、超高速、超高真空、低温、强辐射等极端工况条件下的各种摩擦学问题。12摩擦学的发展前沿如高真空下缺少氧化膜的润滑作用，易发生冷焊；空间运载工具与飞行器的工作环境十分复杂，工况极其严酷，1960--2000年40年间，包括哥伦比亚航天飞机的空间运载工具和飞行器共发生了11起由于摩擦学问题引起的事故。13摩

6、擦学的发展前沿极端温度条件下（温度低于-40℃与温度超过1000℃）的摩擦学：太空飞行器与航空航天发动机等高技术领域关键装备的技术“瓶颈”。在高温与低温条件下，各种材料的性能会发生显著变化，因此解决摩擦副材料磨损与润滑问题是目前世界各国研究的热点。如：软金属作为太空轴承固体润滑材料、陶瓷材料（陶瓷发动机）在高温条件下的滑动摩擦学特性研究等。14应用背景——型号背景歼10苏27直9和直11斯贝(FWS9)10APL系列飞豹航空用特种润滑和密封材料与技术15摩擦学的发展前沿极端气氛环境条件下的摩擦学：如：枪膛和炮管等与弹头形成的弹道/弹带摩擦副。美国军方专门研究武器发射系统的摩擦学问题

7、以提高射击精度、降低噪音、提高寿命。如炮管内壁的固体润滑涂层。16摩擦学的发展前沿极端速度/载荷条件下的摩擦学：如：高速轴承dm·n值达1.0×106mm·r/min以上，传统润滑理论已完全不能指导这些轴承的设计与制造。如：精密塑性加工过程中，模具/工件之间的工作压力大幅度提高，工件沿模具的塑性流动与二者的界面摩擦学状态有密切关系。17摩擦学的发展前沿真空、微重力（失重）与强射线条件下的摩擦学：太空条件下，材料对摩擦学特性的要求产生根本性的变化，必须采用特