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钢铁材料广泛应用于诸多工程领域,但其耐磨性差,源于材料表面的摩擦会引起磨损损伤、阻力大、噪声污染等问题,从而导致材料损伤或失效,影响部件局部或整体的正常使用。在材料表面形成表面织构可有效实现减摩/抗磨、减阻、降噪的效果,从而达到改善钢铁材料摩擦学行为的目的。综述了表面织构在改善钢铁材料摩擦学行为方面的研究现状,对钢铁材料表面减摩/抗磨、减阻和降噪表面织构的设计与研究进行了分析与比较,简要阐述了相关机理。干摩擦和润滑条件下,表面织构通过发挥捕捉磨屑、储存润滑剂、流体动压润滑的作用来实现减摩/抗磨;与流体和空气摩擦时,表面织构通过产生二次涡达到减小表面与流体/空气接触面积等作用实现减阻和降噪。最后,展望了能够改善钢铁材料摩擦学行为的表面织构的相关研究思路和方法。

ABSTRACT:Iron and steel materials have been extensively widely used in various engineering fields, however, iron and steel materials generally exhibit poor wear resistance. Meanwhile, friction originated from the material surface can induce problems of wearing damage, high resistance and strong noise during operations. The mentioned problems can cause damage or failure of materials and exert deleterious effect on normal operation of partial or whole assembly units, and then reduce the working effi-ciency and produce noise pollution. It has been confirmed that surface texture formed on the surface of materials can have a pos-itive influence on the tribological behavior of iron and steel materials and achieve effective friction/wear resistance, drag reduc- tion, noise reduction, etc. The studies and applications of surface texture for improving tribological behaviors of iron and steel materials were reviewed. The design and research of surface texture on friction/wear resistance, drag reduction and noise reduc-tion were analyzed and compared. The relevant mechanisms of the above effects belonging to certain surface texture were also briefly expounded. Under dry friction and lubrication conditions, the special functions of friction/wear resistance derived from surface texture lie in the effects of wear debris capture, lubricant storage and hydrodynamic lubrication. During the friction with fluid and air, drag and noise reductions are realized through generating secondary vortex on the surface by surface texture, which can reduce the contact area between materials and fluid/air. At last, the prospect of surface texturing related research ideas and methods that can improve the tribological behaviors of iron and steel materials were presented.

参考文献

[1] 翁宇庆.钢铁结构材料的组织细化[J].钢铁,2003(05):1-11.
[2] 翁宇庆;杨才福;尚成嘉.低合金钢在中国的发展现状与趋势[J].钢铁,2011(9):1-10.
[3] 张玉周.表面织构化改善摩擦学性能研究综述[J].成都大学学报(自然科学版),2013(01):64-67,70.
[4] 万轶;熊党生.激光表面织构化改善摩擦学性能的研究进展[J].摩擦学学报,2006(6):603-607.
[5] 赵文杰;王立平;薛群基.织构化提高表面摩擦学性能的研究进展[J].摩擦学学报,2011(6):622-631.
[6] 邱孝聪;樊曙天;伍勇.表面织构改善摩擦磨损性能的研究进展[J].润滑与密封,2013(8):121-124.
[7] 白秀琴;袁成清;严新平;刘雪梅.基于贝壳表面形貌仿生的船舶绿色防污研究[J].武汉理工大学学报,2011(1):75-78,112.
[8] 林世才 .高速列车气固界面的摩擦噪声研究[D].浙江大学,2010.
[9] 胡天昌;胡丽天;丁奇.45~#钢表面激光织构化及其干摩擦特性研究[J].摩擦学学报,2010(1):46-52.
[10] 胡天昌;丁奇;胡丽天.激光表面织构化对GCr15钢摩擦磨损性能的影响[J].摩擦学学报,2011(5):447-451.
[11] 沈殿;王文中;孔凌嘉.表面微织构对球盘点接触润滑摩擦性能的影响[J].摩擦学学报,2012(6):570-576.
[12] 王晓雷;王静秋;韩文非.边界润滑条件下表面微细织构减摩特性的研究[J].润滑与密封,2007(12):36-39.
[13] 李珊珊;王文中;孔凌嘉.供油量对点接触表面微织构润滑性能的影响[J].摩擦学学报,2012(5):444-451.
[14] 项欣;陈平;李俊玲;李云龙.圆凹坑织构对线接触摩擦副摩擦学性能的影响[J].中国表面工程,2015(4):33-38.
[15] 张振夫;周飞;王晓雷;陈建宁;云乃彰;李建桥;任露泉.滑动表面仿生微结构的摩擦学效应[J].机械制造与自动化,2009(3):65-70.
[16] 赵恩兰;陈华威.45钢表面激光织构加工及其摩擦性能测试[J].热加工工艺,2015(10):161-163.
[17] 王泽;周明;谈衡;陈修祥;戴国洪;叶霞.316L不锈钢表面不同微孔和微方柱时的减摩耐磨性能[J].材料保护,2012(12):57-58.
[18] 厉淦;沈明学;孟祥铠;李纪云;李晓;彭旭东.316L不锈钢沟槽型表面微织构减摩特性实验研究?[J].功能材料,2015(2):2033-2037.
[19] 韩中领;汪家道;陈大融.凹坑表面形貌在面接触润滑状态下的减阻研究[J].摩擦学学报,2009(1):10-16.
[20] 于海武;袁思欢;孙造;王晓雷.微凹坑形状对试件表面摩擦特性的影响[J].华南理工大学学报(自然科学版),2011(1):106-110,123.
[21] 马晨波;朱华;张文谦;姬翠翠.往复条件下织构表面的摩擦学性能研究[J].摩擦学学报,2011(1):50-55.
[22] 万轶;李建亮.激光织构化形貌对密封配副摩擦学性能的影响[J].激光技术,2015(4):506-509.
[23] 王文中;黄志祥;沈殿;孔凌嘉.圆柱形表面微坑阵列对点接触润滑摩擦性能的影响[J].摩擦学学报,2012(4):371-376.
[24] 陈平;李云龙;邵天敏.不锈钢表面条纹织构倾斜角对摩擦性能的影响[J].北京科技大学学报,2014(10):1315-1321.
[25] 陈修祥;徐娅妮;王泽;范真.微孔和微光栅对316L不锈钢表面减摩性能的实验研究[J].铸造技术,2012(11):1283-1285.
[26] 于海武;王晓雷;孙造;袁思欢.圆柱形微凹坑表面织构对流体动压润滑性能的影响[J].南京航空航天大学学报,2010(2):209-213.
[27] 吕文斐;方亮.润滑条件下激光加工纹理的摩擦磨损[J].摩擦学学报,2009(1):1-4.
[28] 刘东雷;Meng Xiaoxia;袁春俭;Fu Yonghong;王霄;Wang Yayuan.多种规则微造型表面摩擦特性的试验研究[J].润滑与密封,2008(7):28-31.
[29] 王斌;常秋英;齐烨.激光表面织构化对45#钢干摩擦特性的影响[J].润滑与密封,2013(12):11-14.
[30] 刘一静;袁明超;王晓雷.表面织构对发动机活塞/缸套摩擦性能的影响[J].中国矿业大学学报,2009(6):866-871.
[31] 高东海;刘焜;袁根福.激光微加工凹坑表面形貌摩擦特性的试验研究[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2008(10):1581-1584.
[32] Wei Tang;Yuankai Zhou;Hua Zhu;Haifeng Yang.The effect of surface texturing on reducing the friction and wear of steel under lubricated sliding contact[J].Applied Surface Science: A Journal Devoted to the Properties of Interfaces in Relation to the Synthesis and Behaviour of Materials,2013May 15(May 15):199-204.
[33] 华希俊;刘凯;周万;符永宏;王蓉;孙建国.45#钢表面激光织构淬火减摩抗磨复合处理技术研究[J].表面技术,2014(4):86-91.
[34] 张保森;张凯;周衡志.激光织构化表面MoS2薄膜的减摩抗磨性能[J].热加工工艺,2015(2):150-153,157.
[35] 黄仲佳;熊党生;李建亮;刘明朗.金属表面织构化微孔填充干膜润滑剂的摩擦学性能[J].材料保护,2011(6):28-30.
[36] 胡天昌;胡丽天;张永胜.45#钢表面复合润滑结构的制备及其摩擦性能研究[J].摩擦学学报,2012(1):14-20.
[37] 张克栋;邓建新;邢佑强;张国栋;高焕焕.涂层刀具表面织构化及切削性能研究[J].润滑与密封,2015(2):8-16,22.
[38] 周吉;邵天敏.Cu颗粒和条纹表面织构的协同作用对摩擦副摩擦磨损性能的影响[J].中国表面工程,2009(4):20-25,30.
[39] WAN Yi;XIONG Dangsheng;WANG Jun.Tribological Properties of Dimpled Surface Alloying Layer on Carbon Steel[J].武汉理工大学学报(材料科学版)(英文版),2009(2):218-222.
[40] 胡海豹;宋保维;潘光;毛昭勇;杜晓旭.鲨鱼沟槽表皮减阻机理的仿真研究[J].系统仿真学报,2007(21):4901-4903,4907.
[41] 柯贵喜;潘光;黄桥高;胡海豹;刘占一.水下减阻技术研究综述[J].力学进展,2009(5):546-554.
[42] 丛茜;封云;任露泉.仿生非光滑沟槽形状对减阻效果的影响[J].水动力学研究与进展A辑,2006(2):232-238.
[43] 程拼拼;蒋成刚;吴承伟.仿生二级微沟槽表面减阻特性数值模拟[J].中国科技论文,2014(8):940-943.
[44] 胡海豹;宋保维;杜晓旭;马骥.条纹沟槽表面近壁区流场数值计算[J].火力与指挥控制,2008(4):54-56.
[45] 黄桥高;潘光;胡海豹;刘占一.回转体表面不同尺寸脊状结构的减阻数值仿真[J].火力与指挥控制,2011(3):35-38,44.
[46] 郎莎莎;耿兴国;臧渡洋.八重准周期排列的短沟槽结构减阻机理分析[J].物理学报,2014(8):084704-1-084704-11.
[47] 张璇;白秀琴;袁成清;严新平.防污贝壳表面纹理特征减阻效应仿真分析[J].中国造船,2013(4):146-154.
[48] 刘志华;董文才;夏飞.V型沟槽尖峰形状对减阻效果及流场特性影响的数值分析[J].水动力学研究与进展A辑,2006(2):223-231.
[49] 胡海豹;宋保维;潘光;毛昭勇;陈少强.回转体表面条纹沟槽减阻水洞实验研究[J].力学季刊,2006(2):267-272.
[50] 王柯;宋保维;潘光.条纹沟槽表面水下航行器减阻实验研究[J].力学与实践,2005(2):18-21.
[51] 汪久根;陈仕洪;王庆九.仿生菱形表面织构对高速列车摩擦噪声的影响[J].交通运输工程学报,2014(1):43-48.
[52] 盖小红;莫继良;刘铭倩;阳江舟;陈光雄;朱旻昊.织构化表面处理抑制界面摩擦尖叫噪声[J].中国表面工程,2015(3):102-107.
[53] 阳江舟;莫继良;盖小红;陈光雄;朱旻昊.制动盘材料表面织构化处理对摩擦噪声影响的试验分析[J].摩擦学学报,2015(3):322-327.
[54] 王东伟;莫继良;王正国;王晓翠;陈光雄;朱旻昊.沟槽织构化表面影响摩擦振动噪声机理[J].机械工程学报,2013(23):112-116.
[55] 汪久根;陈仕洪.Koch雪花表面织构设计与高铁空气摩擦噪声分析[J].机械工程学报,2014(7):78-83.
[56] 单欢乐;莫继良;陈光雄;邵天敏;周仲荣.沟槽形表面织构对摩擦噪声的影响[J].中国机械工程,2012(18):2233-2237.
[57] 王正国;莫继良;陈光雄;朱旻昊.沟槽型织构化表面摩擦噪声特性试验研究[J].摩擦学学报,2013(3):304-310.
[58] 林世才;汪久根.圆坑织构高速列车气固界面的摩擦噪声分析[J].交通运输工程学报,2012(3):53-59.
[59] J. L. Mo;Z. G. Wang;G. X. Chen;T. M. Shao;M. H. Zhu;Z. R. Zhou.The effect of groove-textured surface on friction and wear and friction-induced vibration and noise[J].Wear: an International Journal on the Science and Technology of Friction, Lubrication and Wear,20131/2(1/2):671-681.
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