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磁性液体在磁性表面织构作用下的润滑特性研究

沈聪

   磁性液体是一种新型的磁性功能材料,它既具有一般软磁体的磁性能,又具有液体的流动性。润滑是磁性液体的重要应用领域。当采用磁性液体润滑时,通过外磁场的作用可以将润滑液保留在摩擦区域,提高润滑效果。并且通过合理的磁场设计,该润滑液能够起到密封和增加润滑膜承载力的效果。基于以上优点,本文围绕磁性液体的润滑性能和磁场设计进行了探讨和研究。 首先研究了磁性液体在外磁场作用下的静承载力和润滑特性,验证了其作为润滑液的优点。然后针对磁性液体润滑,提出了一种新颖的磁性表面织构的设计。现有表面织构的研究大多关注其几何参数的影响,而该织构除了包含传统的几何表面织构还引入了磁场的作用。通过微细加工技术本研究实现了在金属表面制备磁性表面织构。接着,对磁性液体润滑条件下磁性表面织构试样的摩擦学性能进行了评价。通过对比相同条件下无织构和普通织构试样的摩擦学性能,分析了磁性表面织构对磁性液体润滑的影响及作用机理。最后,从磁性液体的选用和磁性表面织构几何参数选择的角度对磁性液体润滑磁性表面织构的设计进行了优化研究,分析了磁性液体饱和磁化强度和磁性表面织构面积率对摩擦学性能的影响。研究主要得到以下结论: 第一,在外磁场的作用下,磁性液体具有一定的承载能力。在相同的外磁场作用下,饱和磁化强度高的磁性液体,其静承载力较大。在外磁场的作用下,具有合适饱和磁化强度的磁性液体可显著降低摩擦,减小磨损。 第二,利用光刻掩膜电解结合电沉积的方法可以在金属的表面制备磁性表面织构。采用磁性液体润滑时,磁性表面织构有利于在低速条件下形成充分的润滑,从而能够有效地降低摩擦和磨损。而在高速条件下,磁性表面织构则会产生增加摩擦的效果。 第三,磁性液体的饱和磁化强度和磁性表面织构的面积率都会影响试样的摩擦学性能。综合考虑各速度-载荷条件下的实验结果,饱和磁化强度16kA/m的磁性液体是较理想的润滑液,而织构面积率的最佳范围是5%~10%。……   
[关键词]:磁性液体;磁性表面织构;润滑;摩擦;磨损;微细加工
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京航空航天大学2010年