常秋英[1]2003年在《水溶液中金属/陶瓷摩擦副电控摩擦效应的机理研究》文中认为外电压引起金属/陶瓷摩擦副在水溶液中摩擦系数增大的电控摩擦现象是近年来发现并引起关注的一个摩擦学问题，为了搞清这种现象产生的机理，本文首先对国内外已发表的关于外电场影响材料摩擦行为的研究结果进行了总结和分析，提出了利用双电极体系和叁电极体系相结合的研究方案，并研制了相应的试验装置，针对电控摩擦系统中电极参数、润滑液和金属/润滑液界面这几个关键问题进行了一系列实验研究，通过对实验规律的综合分析提出了关于电控摩擦机理的电化学模型。研究结果表明，在金属/陶瓷摩擦系统中，作为摩擦副一方的金属表面的电极电势是决定摩擦系数变化幅度的主要因素，只有在一定的电极电势区间内才会发生电控摩擦现象。不同的金属材料对应不同的电极电势区间，也即产生电控摩擦所需临界电压不同。在不同的电极电势下，摩擦副的磨损形态和磨损率有明显差别，在摩擦系数可控的电极电势区间内，金属的磨损率最小。辅助电极相对于摩擦接触区的位置十分重要，如果距离太远，摩擦系数就不再受外电压的影响。辅助电极的表面积也是影响因素之一。石墨、铂等惰性导电材料可以取代活泼金属作为电控摩擦体系的辅助电极。比较了几种不同类型的盐溶液、酸性溶液、碱性溶液和一种非水导电溶液对电控摩擦效应的影响。结果显示含有长链阴离子的有机盐水溶液以及无机盐水溶液中金属/陶瓷摩擦副都会产生电控摩擦现象，但在强酸性和强碱性溶液中只出现较弱的电控减摩效应。含长链阴离子的有机盐水溶液较无机盐水溶液在摩擦系数变化幅度和可恢复性方面表现更好，其中十二烷基磺酸钠溶液是较为理想的电控摩擦用润滑液。为搞清电控摩擦现象与金属/润滑液界面电化学反应之间的关系，进一步测量了循环伏安曲线和不同电极电势下的电流－时间曲线，结果显示电控摩擦效应出现在水发生电解的电势区间内。综合上述实验现象和规律并结合电化学原理和摩擦理论对此现象进行深入分析，提出了电控摩擦效应的电化学模型，即水电解时生成的氢<WP=4>氧根离子与金属试件发生反应在金属表面生成不溶于水的成相膜，推测其成分是金属的氢氧化物，此成相膜的产生导致了摩擦系数的升高。通过本文的研究加深了对电控摩擦现象的认识和理解，拓展了润滑液和辅助电极材料的选择范围，基本搞清了电控摩擦现象的电化学机制。为今后电控摩擦技术的工程应用打下了基础。
胡波[2]2005年在《电控摩擦现象的电化学机理和实验研究》文中认为外加电压引起水溶液中陶瓷/金属摩擦副摩擦系数变化的电控摩擦现象是近年来发现并引起关注的一个摩擦学问题。为搞清电控摩擦的机理,本文首先详细实验考察了不同条件下摩擦系数随外加电压的变化及其响应速度,然后使用电化学和显微拉曼分析等手段对电控摩擦的可能机理进行了实验研究,最后以电极过程动力学和吸附机理为基础,建立了电控摩擦的定量分析模型,并尝试将电控摩擦技术应用于摩擦离合器中。对电控摩擦现象的研究结果表明,润滑液的种类和浓度等因素主要通过改变溶液电流的途径来影响电控摩擦现象。对电控摩擦的响应特性研究结果表明,随着溶液的选用与电极布置方式的进步,摩擦系数随外电压上升而增大的响应时间可降低到0.5秒以下,随外电压下降而恢复的响应时间可降低到2秒以下。通过选用电化学中的循环伏安法研究金属表面在摩擦系数变化过程中的电化学反应,用恒电极电势法研究摩擦系数与电极电势之间的关系,以及使用显微共焦拉曼光谱分析金属表面在通断电过程和不同电压时的电化学反应和有机离子吸脱附变化,结果表明电控摩擦现象是金属表面析氢反应和有机离子吸脱附共同作用的结果。应用电极过程动力学知识分析电控摩擦过程中金属表面的电化学反应,应用吸附理论分析有机离子在金属表面的吸脱附变化,以电极电势和外电压等为输入参数,溶液电流为中间控制参量,金属/溶液界面的粒子分布状态为基本变量,建立电控摩擦的定量分析模型,利用该模型对稳态溶液电流和摩擦系数进行了模拟,并解释了实验中总结出的电控摩擦现象基本规律。最后尝试将电控摩擦技术应用于摩擦离合器装置,实验结果表明,将电控摩擦应用于离合器是可行的。通过本文的研究,加深了对电控摩擦机理的认识和理解,建立了电控摩擦的定量分析模型,提高了电控摩擦的响应速度,为推进这项技术的工程应用提供了一定的科学技术基础。
何军乐[3]2015年在《基于应变电测法的微小电控摩擦测试系统设计及实验》文中进行了进一步梳理为了研究不同水基润滑液中陶瓷/不锈钢摩擦副的摩擦行为对外加电场的响应情况,现设计基于应变电测法的微小电控摩擦测试系统。该系统主要结构有:摩擦头进给系统、摩擦盘转动系统、外部电压施加装置、应变传感机构、测量与数据处理系统。进给系统由叁维手动五轴精密位移台和单向精密滑台组成。转动系统由主轴,步进电机,步进电机驱动器和PLC控制器组成。电压的施加采用了石墨辅助电极。应变传感机构采用了双平行悬臂结构,该悬臂结构可以很好的实现正压力与摩擦力的解耦,并且就有良好的线性度、恢复性和回复性,这一点通过ANSYS数值模拟和标定实验得到验证;采用该结构在实验中可以分别测量正压力和摩擦力,进而得到摩擦系数。测量方法则采用了应变电测法,在每组平行悬臂上使用四个完全相同应变片传感器作为桥臂组成全桥应变电路,将悬臂的应变转换为电压信号输出,经由数据采集卡将模拟信号转化为数字信号;用Lab VIEW软件编写程序来记录和处理实验数据。利用完成的电控摩擦测试系统进行电控摩擦试验,通过实验发现,陶瓷/不锈钢摩擦副在不同润滑液中不同外加电压下电控摩擦行为有所不同:(1)当陶瓷/不锈钢摩擦副分别处于氯化钠溶液、十二烷基硫酸钠溶液和十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液中时,其摩擦特性在外加电场的作用下会发生改变,摩擦系数会增大。其中后两种溶液相对于前者溶液来说对外加电场的响应更为显着;(2)摩擦副的相对滑动速度会影响陶瓷/不锈钢摩擦副在同一润滑状态下的电控摩擦特性,摩擦系数会随着相对滑动速度的增加而减小;(3)对于氯化钠溶液而言,其浓度对陶瓷/不锈钢摩擦副的电控摩擦特性的影响并不明显,但相同外加电压条件下,电流会随着浓度的增加而增大。
解国新[4]2010年在《外加电场下纳米级润滑膜的成膜特性及微汽泡行为研究》文中研究指明电场作用下薄膜润滑性能研究不仅是润滑理论发展的一个前沿领域,而且在带电机械润滑系统、微/纳机电器件等方面有重要的学术和工程价值。本论文主要以外加电场对纳米级润滑膜性能影响为主题,从成膜特性和润滑膜内部产生微汽泡现象两个方面进行讨论和分析。(1)探讨了油基、乳液和水基等润滑剂在外加电场作用下的成膜特性:提出了阳离子对电场的响应特性不同是决定具有不同侧链长度的离子液体在电场作用下成膜能力存在差异的直接原因;考察了水包油乳液在外加电场下的成膜能力与电场强度、乳化剂浓度以及油相浓度的关系,通过构造楔形入口区油滴失稳模型从理论上分析了电场作用下油滴的变形和破裂能力对成膜性能的影响;对比考察了带正、负电头基以及不同浓度的表面活性剂水溶液在电场下的成膜性能,详细分析了表面活性剂分子与带电固体表面的相互作用对成膜性能的影响。实验发现润滑接触区纳米级润滑膜的流动性在外加电场强度达到一个临界值后会出现减弱甚至消失的现象。提出了靠近固体壁面的润滑液体分子类固化转变在电场作用下的大幅度增强是导致接触区润滑膜流动性出现减弱的重要原因。(2)深入地考察了外加电场作用下不同润滑膜内部产生微汽泡的现象,发现在其它实验条件相同情况下,电极表面有介电层存在时润滑膜中微汽泡产生更为剧烈的现象;提出产生的微汽泡是局部热效应和电化学反应共同作用的结果,其中局部热效应占主导作用;建立了描述纳米级润滑膜中微汽泡生长和运动特性的理论模型,并用该模型验证了微汽泡生长、运动特性与液体基本物化性质之间关系的实验结果。搭建了电致轴承破坏试验台,考察了轴承润滑表面在较小回路电流下(~1 mA)的损伤特性,提出了微汽泡的产生及其溃灭是润滑表面形成凹坑的主要原因。
常秋英, 孟永钢, 温诗铸[5]2005年在《用一种新的机理解释电控摩擦效应的几个规律》文中提出用电控摩擦的机理——水的电解造成摩擦副接触点附近pH值的升高从而引起金属表面的变化,解释了电控摩擦研究中发现的几个规律(1)电控摩擦效应的电极电势或电压阈值问题;(2)辅助电极对电控摩擦的影响规律;(3)润滑液对电控摩擦的影响。通过对这些现象的圆满解释进一步验证了该机理的正确性。
参考文献：
[1]. 水溶液中金属/陶瓷摩擦副电控摩擦效应的机理研究[D]. 常秋英. 清华大学. 2003
[2]. 电控摩擦现象的电化学机理和实验研究[D]. 胡波. 清华大学. 2005
[3]. 基于应变电测法的微小电控摩擦测试系统设计及实验[D]. 何军乐. 太原科技大学. 2015
[4]. 外加电场下纳米级润滑膜的成膜特性及微汽泡行为研究[D]. 解国新. 清华大学. 2010
[5]. 用一种新的机理解释电控摩擦效应的几个规律[J]. 常秋英, 孟永钢, 温诗铸. 润滑与密封. 2005