| 海水环境下材料摩擦学特性的研究 | |
王建章
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| Subtype | 博士 |
| Thesis Advisor | 阎逢元 |
| 2010-05-20 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 海洋摩擦学 图案化磨损 腐蚀磨损 海水 深海 Ocean Tribology Pattern Abrasion Corrosive Wear Sea Water Deep Sea |
| Abstract | 目前，人类社会正面临着人口膨胀、资源短缺以及环境恶化的三大危机，而解决这三大危机的一条重要途径就是开发和保护海洋。一场以开发海洋为标志的“蓝色革命”正在世界范围内兴起。海洋开发的浪潮孕育了一个新的摩擦学研究领域——海洋摩擦学。海洋摩擦学的研究对于人类海洋开发事业的发展具有极其重要的意义。目前，有关海水环境中摩擦学的研究在国际上还鲜有报道。本文对比研究了UHMWPE、PTFE及其复合材料在海水润滑下的摩擦学行为，同时考察了316钢以及哈氏C-276、Inconel 625、Ti6Al4V合金在模拟海洋高压环境中的磨损机制，取得了一些具有前瞻性的研究成果： 1.海水具有比纯水更优异的润滑性能。海水中所含的Ca2+与Mg2+是其润滑作用的决定因素。海水的润滑作用是一种混合润滑作用，包括摩擦表面Mg(OH)2与CaCO3沉积层的边界润滑作用以及水本身的流体润滑作用与边界润滑作用。 2.聚合物及其复合材料在海水润滑下与金属对摩时，其磨损与对摩面的腐蚀程度具有很大的相关性，遵从间接腐蚀磨损机制。海水对于金属对摩面的腐蚀造成了其表面粗糙度的增加，导致了海水润滑作用的下降及对摩面犁耕作用的增强，从而加大了聚合物材料的磨损。 3.填料对于聚合物摩擦学性能的改善作用不仅与填料本身的性能有关，而且与润滑条件以及对偶材料具有很大的相关性，优化匹配这些因素可以显著提升聚合物复合材料在海水中的摩擦学性能。 4.相对于其它聚合物材料，UHMWPE与CF/PTFE在海水润滑下具有极佳的摩擦学性能，是十分有潜力的海水润滑材料。 5.UHMWPE在海水或3.5 wt.% NaCl溶液润滑下与GCr15对摩时，其磨损表面上形成了规则的波浪形图案，这是一种新颖的图案化磨损机制。这种磨损图案的形成是UHMWPE磨损表面所受犁耕作用与摩擦热效应竞争平衡的结果，是UHMWPE表面微观结构在对摩面大的犁耕作用下发生重建的结果。图案化磨损的过程遵从粘-滑动力学机制。 6.316钢、哈氏C-276 及Inconel 625合金在模拟海洋环境下自配副时，其磨损率随着海水静压的增加而增大；而钛合金Ti6Al4V的磨损率则随着海水静压的增加而快速降低。在深海环境下，钛合金具有其它合金所无法比拟的耐磨损能力。金属材料在海洋环境中自配副时，其磨损率的对数与海水静压或者海水深度呈指数递减的关系。 |
| Subject Area | 功能复合材料 |
| Funding Project | 功能防护材料组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/1698 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 王建章. 海水环境下材料摩擦学特性的研究[D]. 中国科学院研究生院,2010. |
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| 201057王建章.pdf（9909KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
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