材料表面织构化处理工艺能够有效提高材料表面的减摩抗磨性能并改善内部的应力分布状态,近年受到国内外研究人员的广泛关注。介绍了激光去除表层材料机制以及激光加工表面的织构形状对接触界面摩擦性能的影响,同时综述了激光加工技术与其他技术相结合加工表面织构的研究及其进展,进一步探讨了织构表面降低摩擦磨损的影响因素及作用机制。此外,对激光表面织构在减摩抗磨、改变疏水性以及增强表面强度方面的应用以及在表面改性的应用前景方面进行了展望与分析。

目的研究不同工况下正弦沟槽织构对柱塞密封副摩擦性能的影响,以降低压裂泵柱塞密封副的摩擦磨损。方法基于压裂泵柱塞密封副几何模型和流体润滑理论,建立了正弦微沟槽织构化柱塞-橡胶密封副动压润滑数值理论模型,通过仿真模拟研究了不同柱塞密封压力、运动速度对正弦织构减磨性能的影响。结果不同密封压力下,从40 MPa增至140 MPa时,织构化柱塞表面的油膜承载力及其增长率都不断增大,摩擦系数增大,增长率减小,且柱塞运动速度越高,油膜承载力及摩擦系数越大。不同柱塞运动速度下,油膜承载力和柱塞速度成线性增长关系,摩擦系数不断增大,增长率则呈现减小趋势。针对常用的压裂泵工况,柱塞运动速度和密封压力为错峰配合。根据仿真结果可以看出,在柱塞运动速度-密封压力为150冲次/min-80 MPa工况下,油膜承载力最大,摩擦系数最小,而300冲次/min-4...

为研究T形沟槽形非光滑表面的形貌参数对摩擦性能的影响,验证自组装凹坑形非光滑表面的耐磨性能,基于稳态二维不可压缩Reynolds方程,建立T形沟槽表面织构化理论模型;利用有限差分法和高斯-赛德尔迭代法求解金属表面的油膜压力分布和剪切应力,进而获得油膜承载力和摩擦因数;对T形槽织构的宽度系数比α、深度系数比β对金属-橡胶摩擦副油膜承载能力和摩擦因数的影响规律进行数值分析。结果表明:T形沟槽织构的存在使得油膜内部的压力增大,并且随

为了研究表面初始粗糙度和微凹坑织构共存时的表面摩擦性能，采用激光微织构加工技术在不同粗糙度的试样表面上加工出不同几何形貌的微凹坑织构。在MMW-1A摩擦试验机上进行正交摩擦学性能试验。结果表明：在混合润滑区域，表面粗糙度对摩擦性能的影响最为明显．未织构表面越粗糙，摩擦因数越小；存在合适的微凹坑几何参数与表面初始粗糙度值组合，使得织构化粗糙表面的摩擦性能达到最优；表面初始粗糙度对织构化粗糙表面摩擦性能的影响最为重要，其次为微凹坑的面积占有率，最后为凹坑深度，并且织构几何参数与粗糙度之间的交互作用对摩擦性能的影响也是不能忽视的。

利用激光加工技术在钛合金表面构造不同凹坑直径和密度的织构图案,采用UMT摩擦磨损试验机考察了不同织构形貌钛合金在干摩擦及全氟聚醚油润滑下的摩擦学性能,利用表面轮廓仪、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对摩擦前后的表面形貌及磨痕成分进行观察分析.研究结果表明干摩擦条件下,织构结构及其几何形貌显著影响凹坑容纳磨屑能力和表面接触应力,凹坑直径为200μm,织构密度为8.7%的钛合金表面减摩抗磨性能最好,与未织构相比其摩擦系数和磨损率分别降低了23.0%和39.7%,这主要由于凹坑可收集磨屑,减少第三体磨损;全氟聚醚油润滑条件下,表面织构影响流体润滑状态和摩擦表面金属氟化物生成,凹坑直径为200μm,织构密度为8.7%的表面具有更好的减摩抗磨效果,与未织构相比其摩擦系数和磨损率分别降低了17.4%和30.6%,这主要由于织构表面摩擦过程生...

综合考虑密封端面间的粗糙表面接触、热弹性变形和黏温效应，结合JFO空化条件，建立了混合润滑状态下织构化端面机械密封的热弹流润滑（TEHD）理论分析模型．在航空泵用机械密封的操作工况范围内，应用有限单元法数值分析了圆形、方形和三角形等几种典型表面织构机械密封在稳定状态下的端面液膜压力、膜厚和膜温分布，以及对密封性能参数的影响规律．结果表明：表面织构对端面压力和温度分布影响很大；端面开三角形织构2的机械密封能获得最大的液膜承载比、最小摩擦系数、最高液膜刚度，在低压下能满足泄漏要求，因此性能最优。

为提升浮环轴承在高速重载场合下的性能,在浮环轴承内表面制备表面织构,通过试验研究在不同载荷和转速下表面织构对浮环轴承环速比的影响,并与无织构浮环轴承进行比较。结果表明：无织构浮环轴承在载荷增大时环速比随主轴转速的增大而下降,而织构浮环轴承的环速比大于相同工况下的无织构浮环轴承,且环速比不会随载荷的增加而显著下降;织构使得浮环轴承的承载能力显著提升,能使浮环能在低主轴转速时开始启动,因而提升了浮环轴承在高速重载场合工下的工作性能。

摩擦副动环使用316不锈钢材料，静环分别选用赛龙SXL、研理PREM和研理UNIV3种高分子材料。通过摩擦磨损试验评估水润滑条件下凹坑表面织构布置方式对3种摩擦副的摩擦因数和磨损量等参数的影响规律，筛选合适的织构布置方式及摩擦副的高分子材料。试验结果表明，当硬材料与软材料作为一对摩擦副时，织构应布置在软材料试样上，这样有利于防止软材料变形后的凸峰嵌入到硬材料的织构凹坑中，可减小摩擦与磨损，改善摩擦副的润滑状况；此外，当表面织构布置在软材料试样上时，摩擦因数也最小；研究的3种高分子材料中，研理UNIV具有较好的摩擦学性能。

为研究短凹槽的润滑减摩机制,通过建立具有三角形截面短凹槽织构化平行滑块润滑理论模型,利用多重网格法求解润滑油膜压力分布,分析三角形截面短凹槽织构几何参数的变化对摩擦副表面的流体动压性能的影响规律。研究结果表明：短凹槽织构的长度对流体动压承载能力几乎没有影响;在特定的工况条件下,流体动压润滑效应随着凹槽宽度、深度与横向间距的增加而先增大后减小,分别存在最佳凹槽宽度、深度与横向间距使得流体动压润滑效应达到最大;流体动压润滑效应随着短凹槽织构纵向间距的减小而增大。

为提高多孔端面密封的动压效应，提出了表面织构方向性孔结构。考虑密封端面液膜中的空化现象，应用JFO 空化理论建立了不同表面织构（圆形、椭圆形、菱形）和方向性（平行或垂直速度方向）孔的理论分析模型，运用有限差分法求解Reynolds 控制方程，获得了织构密封表面膜压分布，从而求得开启力，并探讨了其动压效果机理。结果表明：不同表面织构方向性孔的动压效应存在较大的区别，即垂直于速度方向的孔要比平行于速度方向的孔动压效应好，且垂直速度方向的椭圆孔动压效应最好，而平行于速度方向的菱形孔的动压效应最差。