表面微凹坑陣列對流體動壓潤滑性能的影響.pdf

1、摩擦學(xué)是一門以節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高生命質(zhì)量為主要研究目標(biāo)的技術(shù)學(xué)科。摩擦學(xué)技術(shù)的應(yīng)用正在為解決全球面臨的資源緊缺、環(huán)境破壞等嚴(yán)重問題做出巨大的貢獻(xiàn)。近些年來，表面織構(gòu)技術(shù)已經(jīng)被證明是改善摩擦副摩擦學(xué)性能的有效技術(shù)手段，并引起了摩擦學(xué)界的普遍關(guān)注，成為了研究的熱點(diǎn)。
　　研究人員多是通過摩擦因數(shù)的測量來研究織構(gòu)化表面的摩擦學(xué)性能，而從油膜厚度入手分析表面織構(gòu)對潤滑性能的影響還較少。通過對流體動壓潤滑狀態(tài)下油膜厚度的測量分析織

2、構(gòu)化表面的摩擦學(xué)性能將是本文研究的主要內(nèi)容。
　　本文利用光干涉原理實(shí)現(xiàn)了油膜厚度的測量，研究了在不同載荷與速度條件下織構(gòu)化表面的潤滑性能。分別從直徑、面積率、排布和深度四個方面對微凹坑進(jìn)行設(shè)計。本課題采用光刻和濕法刻蝕工藝在硅片表面制備了所設(shè)計的微凹坑陣列，并利用油膜測試系統(tǒng)，研究了微凹坑型織構(gòu)對油膜厚度特性的影響規(guī)律，同時通過建立的承載力分析模型，得到了油膜承載特性，進(jìn)一步分析了微凹坑型織構(gòu)改善摩擦副潤滑性能的作用機(jī)理。

3、>　　本文的研究結(jié)果表明，合適幾何參數(shù)的微凹坑型織構(gòu)可以增加油膜的厚度，提高油膜的承載能力，改善流體動壓潤滑性能。一、直徑較小的微凹坑型織構(gòu)可以有效增加油膜的厚度，提高油膜的承載能力。二、面積率是影響織構(gòu)化表面的潤滑性能的重要因素，在直徑分別為200μm和400μm的條件下，面積率為5％的微凹坑型織構(gòu)均表現(xiàn)出最優(yōu)效果，顯著提高了油膜的承載能力，其中當(dāng)直徑為200μm時，與無織構(gòu)對比，面積率為5%的微凹坑使油膜的最大承載量提高了約為27%

4、。三、合理的凹坑排布形式可以進(jìn)一步改善摩擦副的潤滑性能，在微凹坑面積率相同的條件下（r=5%），排布為60°的微凹坑型織構(gòu)可以使油膜的承載能力得到進(jìn)一步提高，與排布為0°的微凹坑相比，最大油膜承載量增加了28%。四、深度較淺的微凹坑型織構(gòu)有利于油膜的形成，改善了摩擦副的潤滑性能。
　　通過對試驗(yàn)規(guī)律的總結(jié)與分析，發(fā)現(xiàn)微凹坑型織構(gòu)改善流體動壓潤滑性能的機(jī)理可能如下：
　　1、由于微凹坑陣列起到了一定的密封效果，抑制了端泄現(xiàn)象的