纳米摩擦学是纳米科学技术的发展而产生的新兴领域,旨在原子分子尺度研究微观摩擦磨损和润滑问题.本文从纳米摩擦学兴起的背景出发,阐述了它的研究意义和特点然后概括地介绍了纳米摩擦学在基础研究方面的进展,进而论述了今后的发展趋势.

将相对体积算法(VOF)扩展到三维圆柱坐标系,求解了多种条件下坩埚加速旋转过程中的流场,分析了坩蜗旋转加速度(ωa)、坩蜗半径(R)及最大转速(ωmmax)等因素对流场的影响计算结果与模拟实验的结论一致.各种条件下,ACRT过程的流场具有相同的变化趋势,逆时针流动与顺时针流动交替增强和减弱.

用SiC单纤维Al基模型复合材料使断裂源单一化,测定这些断裂源的声发射特征,成功地用声发射特征区分和识别复合材料中的纤维断裂、纤维—Al基体间的界面断裂、基体断裂,结合金相观察,分析了这些断裂源产生不同声发射特征的原因.

利用超显微硬度仪测量纤维、颗粒增强铝基复合材料内不同微区的超显微硬度,发现界面区附近越显微硬度值明显增高.显微硬度值与基体、增强体的性质、界面性能、增强体的尺寸、形状、分布有密切关系.微区力学性能的不均匀性将影响复合材料的宏观性能和尺寸稳定性

应用扫描电镜原位拉伸的方法和有限元法研究了Al单晶在不同Ⅰ+Ⅱ型复合载荷下裂纹尖端变形损伤行为和裂端的变形场、约束场.实验结果表明:①复合裂端变形是钝一锐化模型,钝锐化分别由均匀滑移和集中滑移控制;②复合损伤及断裂是均匀滑移的结果,裂纹沿裂端最大约束的方向扩张;③随H型分量的增加,裂纹启裂的COD值增加;@各复合比下裂端启裂等效应变εf与最大裂端约束R

单轴拉伸或压缩塑性形变在使具有较大半高宽值的硬状态材料的表面或基材的屈服强度得到提高的同时,却使它们的半高宽减小.喷丸表面及表层的半高宽大幅度减小,但表面的屈服强度却明显提高了.作者据此提出半高宽参量不能正确描述硬状态材料静强度性能的观点,并且认为这种材料的喷丸表面也获得了“加工硬化”,而不是许多研究者所说的“加工软化”

测量了纳米Ag微粒的熔化温度,求出了不同粒径微粒的表面能.从微观上探讨了表面能随粒径和温度的变化规律,讨论了原子作非简谐振动对它们的影响结果表明;原子振动的非简谐效应对纳米Ag微粒的表面能有重要贡献.

计算了30MnCrNiMoB用正交切削形成绝热剪切带(ASB)的应变和温升,结果表明随着切削速度的增加ASB内应变增大而温度升高.电镜观察发现切削速度小于1.123m·s-1时,ASB内组织严重碎化,而切削速度为1.57m·s-1时,ASB组织为再结晶组织表明在一定条件下绝热剪切过程伴随着动态再结晶,ASB中碳化物起促进再结晶作用.

研究了矩形回线软磁合金的磁性,发现铁芯损耗谱具有分形结构.研究了热处理条件及带厚对分形维数D的影响

从弛豫理论出发,在不同的时效时间和不同降温速率下对非晶聚合物PVC玻璃化转变过程中与时间参量密切相关的。α峰峰温(Tα)和用热膨胀法标定的玻璃化转变温度(Tg)进行了对比测量,得出α内耗峰是非晶态聚合物热平衡态下的特征内耗峰,其弛豫机制是在热平衡态下独立存在的Tg是热平衡态到非平衡态的转变温度点,两者都与非晶态结构的存在紧密相关,它们的表观行为取决于非晶聚合物热平衡态下的同一个本征弛豫时间,但它们的表征是完全不同的两种物理过程

在销—盘试验机上考察了水、油和一种常用切削液GMY对Si3N4/钢摩擦副摩擦磨损性能的影响.试验选用的速度和载荷范围分别是0.8—3.2m/s和58.8～235.2N润滑剂对摩擦和磨损的影响与润滑剂种类有很大关系.水润滑膜的强度弱,边界润滑效果差,所以在水润滑条件下,仍不能防止钢转移到Si3N4摩擦面上.油膜的强度较高,但由于验用的油不含添加剂等极性化合物,其边界润滑性也随载荷增大而逐渐变坏.GMY溶液中含有多种极性化合物,这些物质能在摩擦面上形成强度较高的边界膜,并在滑动过程中与表面作用形成摩擦化学反应膜,能起到很好的边界润滑作用,是一种良好的切削润滑剂.试验还发现,随着GMY溶液浓度的增大,其边界润滑性能可进一步得到改善.

研究了金属—橡胶硫化粘接复合体的剥离行为,考察了被粘橡胶配方中炭黑品级及其填充量对粘合试样双向180°剥离性能的影响.结果表明:同一试样的双向剥离强度的差异与炭黑的结构性及补强性相对应,且其剥离行为的异性程度与补强炭黑的填充量成正相关性.

利用物理替代方法计算出球形核的形状因子k1,推导出均质形核和无晶粒吞并时晶粒尺寸改变与电流密度的关系.计算了Pb、Sn、Cu、Fe、Al和Ni等纯金属用电流变技术直接制备块状纳米材料所需要的临界电流密度值.对Pb—Sn合金的计算表明本文的理论值与国外报导的实验结果基本一致.

运用透射电镜证明含Si钢准上贝氏体和准下贝氏体中铁素体/残余奥氏体的界面错配位锗是混合型位错,使得界面能沿其法线方向作滑移运动,表明贝氏体可以切变形成。

采用透射电子显微镜原位拉伸薄膜试样法研究了ODS铁素体钢中位错发射及微裂纹形核、钝化和扩展的过程.结果表明,ODS铁素体钢在原位拉伸时,裂尖首先发出大量位错并形成无位错区,保持恒位移,纳米级微裂纹在裂纹顶端连续形核或在DFZ中不连续形核,这个微裂纹并不钝化成孔洞.

采用磁过滤真空溅射离子沉积技术,研究了不同衬底负偏压下制备的样品的吸收光谱和光能隙,用632.8nm的椭圆偏振仪测量了膜的厚度和折射率.结果表明:衬底负偏压Vb在-50—20V范围内制备的样品,其光吸收主要是态的吸收,膜中有较多的SP3组份,光能降为3.1～3.4eV,形成无定形金刚石薄膜(a—D)

Ca0.5Sr0.5Zr4(PO4)6(简称CS)陶瓷热震后的强度行为和裂纹扩展依赖于材料的膨胀系数和轴膨胀特性,与Al2O3陶瓷的热震行为不同,CS陶瓷热震后的残留强度大于室温强度作者提出裂纹部分闭合模式解释了这种现象利用计算的有效裂纹长度分析了常温强度对临界淬冷温差Δtc的影响.

用常规工艺制备了(Pb0.5Ca0.5)TiO3陶瓷,并进行了1000℃长时间退火热处理.对其介电性能研究表明,退火前后试样在0.1～100kHz频率范围内均表现出典型的弥散相交和频率色散特性;经退火处理的试样弥散相交度增加,而频率色散度下降微结构研究表明(Pb0.5Ca0.5)TiO3陶瓷中存在着三种不同的有序结构-1/2｛111｝,1/2｛110｝和1/2｛100｝,退火试样表现出较高的有序度利用有序无序转变理论和超顺电模型对(Pb0.5Ca0.5)TiO3的介电弛豫行为作了探讨.

聚丙烯材料存在着由加载速率变化引起的韧脆转化现象.增加速率,该材料由韧性断裂向脆性断裂方式转化提高试验温度,使这一转化向高加载速率方向移动.引入Arrhenius关系,通过热激活分析,可以获得定量化描述断裂能量,加载速率以及试验温度之间的关系.

测定了TiC/Ni3Al复合材料的物性参数.对TiC/Ni3Al系梯度材料在制备过程中产生的残余应力以及在隔热使用时产生的工作应力,进行了热弹性假设下的有限元模拟在综合考虑热应力最小、应力强度比值最小以及纯TiC侧应力状态的基础上,完成了FGM的热应力缓和设计与结构优化结果表明,按线性组成分布设计是体系的最佳设计.

采用特殊方法制备可控结构的通孔泡沫Al,研究了孔结构参数对非线性阻尼性能的影响规律

本文报道了制备纳米Ag的最佳方法—银氨配离子还原法通过对这种方法制备的粉体粒度的评估,确认此方法制备的纳米Ag颗粒分散性好,颗粒尺寸分布范围窄,最小粒径为15nm.

采用离子束混合技术制备非晶Sm—Fe-Zr合金薄膜,在Sin的含量为x=400,300,200m/g的Sm—Fe多层薄膜中,注入能量为60KeV,剂量为1×1017ion/cm2的Zr+,研究非晶形成条件及合金薄膜的磁性能.实验发现:三种成分配比的样品在Zr+注入后磁性能皆发生明显的变化.X=400mg/g样品没有形成非晶,其主相为SmFe5;x=300,200mg/g样品形成非晶,且x=200mg/g样品晶化后形成一个面心结构未知相和α—Fe相

由具有氧敏特性的TiO2与Nb2O5形成的不含贵金属催化剂的复合材料,其氧分压特性、空燃比特性及温度特性的比单纯材料有明显改善.