摩擦学研究的发展概况与趋势

表面工程摩擦学研究进展

第20卷　第2期摩擦学学报V o l20,　N o2 2000年4月TR I BOLO GY A p r,2000表面工程摩擦学研究进展3 张绪寿,余来贵,陈建敏 (中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州　730000) 摘要:综述了第二代表面工程技术和表面工程摩擦学的研究进展,展望了21世纪表面工程摩擦学研究的发展动向. 关键词:表面工程摩擦学;表面涂层;复合表面工程;多层涂层中图分类号:TH117文章标识码:A文章编号:100420595(2000)022******* 随着表面科学和材料科学与工程的发展,近廿年来表面工程摩擦学(改性表面摩擦学)获得了迅速发展.80年代初,表面工程摩擦学研究在英国和德国摩擦学各研究领域中已分别上升到了第一位和第二位. 1983年世界上第一个表面工程研究所在英国伯明翰大学成立.1985年《SU R FA CE EN G I N EER I N G》创刊,1988年《表面工程》创刊.资料表明[1],1990年到1994年仅德国就有近1000家新的表面工程公司成立.1994年北美、日本和西欧各国在表面工程研究领域的总投资达400亿美元.目前表面工程摩擦学已成为摩擦学研究领域中十分活跃的分支[2,3].这从1997年第一届世界摩擦学大会的有关论文情况亦可得到佐证[4].表面工程摩擦学领域所获得的大量研究成果不仅促进和丰富了摩擦学的基础研究,而且为开发工业和高新技术发展所必需的具有高强度、高耐磨性和高抗蚀性的摩擦学材料提供了重要的指南. 1　表面工程摩擦学研究现状 1.1　表面工程技术研究进展 1997年B ell根据表面工程技术(涂层和表面处理)发展历程把表面工程分为两代[5]:第一代主要采用单一技术,包括电镀、化学镀、热喷涂、热化学处理、CVD、PVD沉积以及载能束改性等表面工程技术.20多年来,该类表面工程及其摩擦学的研究取得了巨大进展,许多研究成果已获得了应用.随着新型工艺如PA PVD、PA CVD和PS II等的采用,具有低摩擦高抗磨性的新型涂层如C3N4等应运而生[6,7].但是,只有采用第二代表面工程即复合表面工程才有可能从经济和技术上不断满足高性能新材料的要求[5,8].Sub ram an ian等[9]根据涂层的发展历程把涂层技术分为3代:第一代涂层指传统的单组分涂层如T i N;第二代指二元复合涂层如T i(CN)和(T i A l)N;第三代指新近出现的多层及多组元涂层.近年来针对复合表面工程及多层涂层的研究更为活跃[10],其代表了表面工程技术90年代以来的发展方向.本文就复合表面工程和多层涂层摩擦学的研究进展进行综述. 1.2　复合表面工程的定义和分类复合表面工程的特点在于采用2种或2种以上表面技术以获得任何单一技术不能达到的具有良好综合性能的复合物表面.按照两种不同技术间的相互作用及其对复合表面层综合性能的贡献,可以进一步将复合表面工程分为2类[5]:第一类指2种不同工艺技术互相补充,其最终性能是2种工艺共同作用的结果;第二类指一种工艺补充和增强另一种工艺,前者作为预处理或前处理,最终性能则主要取决于后一种工艺.采用复合表面工程的主要目的在于:①通过对底材进行强化预处理以提高底材对涂层的支撑能力,从而防止在给定负荷下由于底材的塑性变形而导致涂层的过早失效[5];②利用多种涂层或处理技术复合产生协同效应,从而在表面上获得更高性能的复合改性层[8].从技术上说,2种或多种表面技术的结合是没有限制的,但实际上复合表面工程不是每种表面技术的简单混合.由于复合处理的结果组成了一个典型的多层复合体系,复合体系的最终性能主要取决于2种不同处理技术的综合效应,其中2种处理间的协同效应对改善复合体系的性能有利.因此,选择复合表面处理技术时,必须仔细考虑不同处理工艺在冶金学、力学、物理和化学等方面的相互作用,严防 3国家杰出表年基金资助项目. 1999210212收到初稿,2000201228收到修改稿通讯联系人张绪寿.张绪寿　男,65岁,研究员,主要从事摩擦学表面工程研究工作.

摩擦学前沿

摩擦学发展前沿一、纳米摩擦学的新发展纳米摩擦学，也称为微观摩擦学或分子摩擦学，它是在原子、分子尺度上研究摩擦界面上的行为、损伤及其对策。纳米摩擦学是90年代兴起的纳米技术的重要分支，有着广泛的应用需求。随着精密机械和高新技术装备的发展，特别是纳米科技所推动的新兴学科为纳米摩擦学的产生提供了一种新的研究模式和研究领域，具有广阔的发展前景。然而摩擦学的宏观研究直接面向机械产品性能提高，因而仍然是本学科现阶段主要研究领域。随着纳米摩擦学的深入发展，并实现宏观与微观研究的有机结合，必将促进摩擦学进一步完善，从而更大限度地发挥其在国民经济中的巨大潜力。二、分子沉积膜摩擦学的发展静电相互作用形成的分子沉积膜作为一种有序分子膜，具有制备方法简单、有序性好和膜厚可控制等优点。分子沉积膜的构筑单元一般为电解质，在水溶液中电离后，阴（阳）离子在静电作用驱动下逐层沉积而成膜，其膜厚度可通过调节水的PH值或离子强度加以控制。目前国际上对分子沉积膜的研究已经充分肯定了他在摩擦学应用上的良好前景。它有望实现超低摩擦、近零磨损和纳米膜润滑，以满足计算机大容量高密度磁存储系统、微型机械和微电子系统等方面的摩擦学性能要求。三、生物摩擦学的发展生物学摩擦学是以生物的摩擦、粘附及其润滑为中心，基于生物体材料的流变性质，研究摩擦行为及其与结构、材料等生物学特征之间的相关关系的一门学科。人体内存在各种摩擦，如关节的摩擦；管腔(血管、气管、消化道、排泄道)内的摩擦；运动产生的肌肉、肌腱间的摩擦等。由于摩擦可以引起人体许多生理变化和疾病。它对提高人类生命质量、促进生物材料与生物医学工程技术的发展以及将生物技术引入到机械工程中都很有意义。四、仿生摩擦学的发展在进化和生存竞争中,生物形成了具有优异摩擦学性能的优化的结构设计、精巧的材料拓扑和多功能表面织构,成为仿生摩擦学的楷模。从生物的生长过程来看，在进化和演化的过程中实现对生物材料化学成分的变化是非常困难的，因此生物体适应环境、提高材料利用率及节约能源的主要途径是实现对材料拓扑结构优化和表面组织优化，这种优化主要表现为材料拓扑结构的复合化和非均质化，表面结构组织的特异性。它包含着许多人们尚未认识的科学内涵，因此很具潜力。

摩擦学发展概况综述

摩擦学发展概况综述姓名：XXX 学号：XXX 日期：2016年5月

目录 1.引言 (1) 2.近年来我国摩擦学发展的重要成就 (1) 2.1摩擦学教育 (2) 2.2摩擦学研究 (2) 3.现代摩擦学的发展 (3) 4.70~90年代摩擦学的主要研究内容 (4) 4.1磨损研究 (4) 4.2流体动压轴承 (4) 4.3流体静压支承和动静压支承 (4) 4.4弹性流体动压润滑 (5) 4.5固体润滑材料 (5) 4.6润滑油脂材料 (5) 4.7摩擦学测试技术及共况检测 (5) 5.90年代后至今摩擦学的发展方向 (5) 6.工业界的摩擦学研究 (6) 7. 摩擦学工业应用举例 (7) 8对摩擦学在我国国民经济中的重要作用的几点认识 (8) 9.摩擦学面临的挑战 (8) 10.结束语. (9)

摘要：本文简要介绍了摩擦学的发展历史、研究内容及其在机械工业领域中的应用,并提出了当今摩擦学的主要发展方向。回顾了我国摩擦学发展的历程,综述了近年来我国摩擦学发展的重要成就,分析了摩擦学在我国国民经济发展中的重要作用,强调了节能、节资应该是摩擦学应用研究的主要发展方向。摩擦学在解决我国国民经济和社会发展中所面临的资源、能源、环境问题中具有重要的战略地位,对我国建设可持续发展的资源节约型和环境友好型社会,对国家安全、公众健康和高新技术的发展都具有重要作用。显然,国内面临的严峻形势需要我国摩擦学的发展,并赋予它新的历史使命,即摩擦学除了继续发挥它对高新技术和许多科技与工程领域的技术支撑作用之外,还应成为节约资源、能源,保护生态环境,实现经济社会与自然生态、环境资源协调发展的一支重要力量。 1.引言按照当今的概念,摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关实践的科学与技术,以摩擦、磨损和润滑为主要研究内容。根据这个概念,远古时代的钻木取火技术应该是比较早的摩擦学技术,在公元前几千年的制陶工具———陶轮中人们就已经开始使用轴承;战车的使用也可以追溯到夏代。诗经里的“载脂载辖,还车言迈”是我国早期使用润滑脂的文字记载,说明最晚在2 500年前人们就已经开始普遍使用润滑剂了。我国摩擦学技术的早期研究有着悠久的历史。摩擦学(Tribolgy)一词是在1966年以后才开始使用并收入在牛津大学出版社出版的牛津英语词典中,这个新词是英国HPeterJost先生于1966年3月9日首先提出的。摩擦学包括摩擦、磨损与润滑。摩擦学被定义为“研究相对运动的相互作用的表面的有关理论与实践的一门科学与技术”。摩擦学是当今国际上研究十分活跃和受到各国普遍重视的交叉学科领域。摩擦学涉及材料科学、表面工程、流体力学、化学、物理及机械工程等学科。目前,摩擦学的研究不仅存在于机械系统中,而且存在许多领域中,如计算机工业中的磁性信息储存器、核反应堆中的摩擦学问题、医疗工程中的生物摩擦学等。由于过去没有摩擦学的概念,各项研究工作都是在自然形成的各自的技术领域(如摩擦、磨损、润滑)中进行的,摩擦学科学研究进展缓慢。直到1966年,以H PJost博士为首的专家小组,提出了著名的《英国教育科研部关于摩擦学教育和研究的报告》(Jost报告)。该报告提出了“摩擦学”这样一个学科术语,它把摩擦、磨损、润滑及其相互作用的表面科学联系起来。摩擦学的提出对于促进该学科领域的发展具有十分重要的意义。 2.近年来我国摩擦学发展的重要成就 2006年中国工程院专门立项进行了《摩擦学科学与工程应用现状与发展战略研究》。项目由徐匡迪院长担任顾问,机械与运载工程学部副主任张彦仲院士任组长,谢友柏、薛群基、徐滨士院士任副组长,来自全国各高等院校、研究院所、大型企业和军事部门的33个单位的15位院士、63名专家直接参加了调研工作,另有200余位各个行业的摩擦学专家教授、工程技术和管理人员协助参加了调研工作。项目组按照调研对象(行业)成立了冶金、能源化工、机车、汽车、航空航天、船舶、军事装备和农业装备等8个课题组,结合我国实际,采用面上调查和典型事例相结合的方法,选择了若干有代表性、专业人员基础较好、统计资料较完整的企业,通过问卷调查、组织座谈和专题讨论,以及深入现场收集资料等多种方式开展了调研工作。根据调查结果可以认为, 20年来我国在摩擦学教育、科研和工业应用领域取得了许多重要成果。

世纪回顾与展望——摩擦学研究的发展趋势

第硒卷第６期２０Ｏ０年６居机械工程学报ＣＨＩＮ｝ｃＳＥＪ０Ｌ１ｆ｛ＮＡＬ０ＦＭＥＣ｝｛ＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ⅵ，ｌ，３６Ｍ?６Ｊｕ【ｌ，２０００世纪回顾与展望——摩擦学研究的发展趋势漫诗铸（清华大学黪擦学国家重点实验室北京１０００｛；４）摘要在强籁牵攘擘发展嚣变瓣基础土，憨络驽｛罄纪国年代鞋寒，在鬻攘学主要磷究鹱蠛龟臻涟箨澜瓣、越辩密损与表面处理技术、纳米摩擦学等的发展现状和展盟。分析了相关学科的发展和学科交叉对摩擦学研究的推动作用，并彳卜绍了摩擦学与其他学科交叉领域如摩擦化学、生物摩擦学，生态摩擦学和微机械学等的发展概况和趋势。簸谲：藏搭漏精嚣鹋瘗援缝拳牵攘学瘴攘纯掌生态牵攘掌中国分类鼍：ＴＨｌｌ７．】０前言章擦学作为一门实践性稂强的技术基础科举，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密键挺关：戮燕耍摩攘学豹发爱爨变，宅经历了霓个不同的历史阶段和研究模式一早期的摩擦学研究以１８世纪ｍ”ｏｎｔ。ｎｓｊ｝ｎｃ蕊。曲靖篱俸摩擦的疆究为代表，佳们通过太量的试验归纳出滑动摩擦的变化规律和经典公式。这…时期的特点鼹以试验为基础的经验譬｝究攒式。１９世纪束．Ｒｅｖｎｏｌｄｓ¨３根据牯性流体力学揭示出滑动轴承中润滑膜的承载机壤．建立了表征流体海游貘力学褥性题Ｒｅ￥ｍ韬ｓ方程，羹定ｒ滚漆懑、簿的理论基础．从而开创ｒ基于连续介质力学的研究模式：到了２０世纪２０年代以后，由于生产发展的需婺牵擦学豹研究领域得繇遘一步§。夭。其中，｝ｂ州、－２提出依靠润滑油的极性分子与金属表面的物理化学馋照露形戏吸瞻骥的边界澜涛理论；Ｔ０“ｉｒ峙ｏｎｏ从分子运动鲰度解释固体滑动过程的能量转换和摩擦起因，特别是Ｂｏｗｄ。ｎ和Ｔａｂｏｒ【４ｏ建立了疆链羞效疲为基穗翁牵擦瘗撰理论等。这鳖骚究不仅扩展了摩擦学的范畴，而且促使它发展成为涉及力学、热处理、材料科学和物理化学等的边缘学科．瓿此开创了多学科综合研究的模式。１９６５年奠国教育科学研究部发表《关于摩擦学教凳鞠殴究缀蠹》《通豢嚣麦赫｝摄告），善敬提窭ｂｈｍｏ∞（摩擦学）一词简要地定必为“关于摩擦过程的科学”。此后，它作为一门独立的学科爱到世界备国普德重甏，鼙攘学瑾论与痘鬻繇究迸Ａ了一个耨习篙瞄。６驻曩秘臻弱８｝赣。隧著研究翁深走开麓，久们试识到为了确效地发挥摩擦学在生产中的潜在效益．＿在研究模菰｝的发展趋势蟪是出宏观进入激理，出怒性进入建量，由静态遥＾动态．由单一学科的分析进人多掌利的综合研究“。ｌ研究现状与发展趋势现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为：（１）在以往分学科研究的麓础上，形成了一点簿握搬槭、奉砉糕秘毙学等甥关知识夔专建戮究麸螽，确利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了霹擦学机理研究的深入发展。（２）鸯予攀攘学专韭教育酌发震程箱谖善及，彩及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工ｍ界商大量的］二程科技人员结合工程实跨开展研究，促使摩擦学斑甬研究取得巨大的经济教撬。（３）随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究槎式开始麸戮努辑摩擦学褒象为主逐步自整分羲与羲制相结合．甚趸以控制性能为目标的研究模式发展此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维憾稻敬造逐步邂Ａ褫禳产品静氆麟设计镁域。２０世纪６０年代以后，相关科学技术特别是ｔ｛算搬科学、撼嚣｝科学秘续岽秘技的发羼避摩擦学醪究藏着重要的推动作用，主要表现在以下几个方耐１．１流体润滑理论敷鼗篷瓣为基穑翁弹往藏体动力溺漆ｔ篱称鹑流润滑）理论的建立魁润滑理论的重大发展。现”计算机科学瓤数值分柝技术的迅猛发展，对于诲霪复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定艇计算ｉ静如，谯流体润滑研究中采用数值分析方法，已经建益ｆ努蹙考惑肇攘表蘑撵性髟变、热教瘦、裘覆彩襞润滑膜流变陆能以及非稳态工况等实际因素影响，　万方数据

摩擦学的现状与前沿

摩擦学的现状与前沿 ——机自09-8班姚安 03091131 摩擦学作为一门实践性很强的技术基础科学，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密切相关。它作为一门独立的学科受到世界各国普遍重视，摩擦学理论与应用研究进入了一个新的时期。 1 研究现状与发展趋势现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为： (1)在以往分学科研究的基础上，形成了一支掌握机械、材料和化学等相关知识的专业研究队伍，有利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了摩擦学机理研究的深入发展。 (2)由于摩擦学专业教育的发展和知识普及，以及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工业界有大量的工程科技人员结合工程实际开展研究，促使摩擦学应用研究取得巨大的经济效益。 (3)随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究模式开始从以分析摩擦学现象为主逐步向着分析与控制相结合，甚至以控制性能为目标的研究模式发展。此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维修和改造逐步进入机械产品的创新设计领域。（4）交叉学科的发展。摩擦学作为一门技术基础学科往往与其他学科相互交叉渗透从而形成新的研究领域，这是摩擦学发展的显著特点。主要的交叉学科如下:摩擦化学、生物摩擦学、生态摩擦学及微机械学等。当今，相关科学技术特别是计算机科学、材料科学和纳米科技的发展对摩擦学研究起着重要的推动作用，主要表现在以下方面。 1.1 流体润滑理论以数值解为基础的弹性流体动力润滑(简称弹流润滑)理论的建立是润滑理论的重大发展。现代计算机科学和数值分析技术的迅猛发展，对于许多复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定量计算目前薄膜润滑研究尚处于起步阶段，在理论和应用上都将成为今后润滑研究的新领域。 1.2 材料磨损与表面处理技术现代材料磨损研究的领域已从以金属材料为主体扩展到非金属材料包括陶瓷、聚合物及复合材料的研究。表面处理技术或称表面改性是近20年来摩擦学研究中发展最为迅速的领域之一。它利用各种物理、化学或机械的方法使材料表面层获得特殊的成分、组织结构和性能，以适应综合性能的要求。就学科发展趋势而言，复合性材料的研究是材料科学的重点方向，而表面改性技术实质上就是研制表里具有不同材质的复合性材料，因而受到摩擦学者广泛的重视。 1.3 纳米摩擦学纳米摩擦学提供了一种新的思维方式和研究模式，即从原子分子尺度上揭示摩擦磨损与润滑机理，从而建立材料微观结构与宏观特性之间的构性关系，这将更加符合摩擦学的研究规律.目前，纳米摩擦学的主要研究内容包括材料微观摩擦磨损机理与控制，以及表面和界面分子工程即通过材料表面微观改性和纳米涂层，或者建立有序分子膜润滑，以获得优异的减摩耐磨性能。当前的应用研究主要集中在计算机磁记录装置以及超精密和微型机械。纳米摩擦学是摩擦学研究的热点领域，迄今已有大量的研究报告发表，并出版了专著。

摩擦学研究的发展趋势

世纪回顾与展望 —摩擦学研究的发展趋势温诗铸院士摘要在回顾摩擦学发展历史的基础上，总结20世纪60年代以来，在摩擦学主要研究领域包括流体润滑、材料磨损与表面处理技术、纳米摩擦学等的发展现状和展望。分析了相关学科的发展和学科交叉对摩擦学研究的推动作用，并介绍了摩擦学与其他学科交叉领域如摩擦化学、生物摩擦学、生态摩擦学和微机械学等的发展概况和趋势。摩擦学作为一门实践性很强的技术基础科学，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密切相关。18世纪的特点是以试验为基础的经验研究模式。19世纪末，开创了基于连续介质力学的研究模式。到了20世纪20年代以后，发展成为涉及力学、热处理、材料科学和物理化学等的边缘学科，从此开创了多学科综合研究的模式。1965年首次提出Tribology(摩擦学)一词，简要地定义为“关于摩擦过程的科学”。此后，它作为一门独立的学科受到世界各国普遍重视，摩擦学理论与应用研究进入了一个新的时期。 1 研究现状与发展趋势现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为： (1)在以往分学科研究的基础上，形成了一支掌握机械、材料和化学等相关知识的专业研究队伍，有利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了摩擦学机理研究的深入发展。 (2)由于摩擦学专业教育的发展和知识普及，以及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工业界有大量的工程科技人员结合工程实际开展研究，促使摩擦学应用研究取得巨大的经济效益。 (3)随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究模式开始从以分析摩擦学现象为主逐步向着分析与控制相结合，甚至以控制性能为目标的研究模式发展。此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维修和改造逐步进入机械产品的创新设计领域。 20世纪60年代后，相关科学技术特别是计算机科学、材料科学和纳米科技的发展对摩擦学研究起着重要的推动作用，主要表现在以下方面。 1.1 流体润滑理论以数值解为基础的弹性流体动力润滑(简称弹流润滑)理论的建立是润滑理论的重大发展。现代计算机科学和数值分析技术的迅猛发展，对于许多复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定量计算。例如，在流体润滑研究中采用数值分析方法，已经建立了分别考虑摩擦表面弹性形变、热效应、表面形貌、润滑膜流变性能以及非稳态工况等实际因素影响，甚至于诸多因素综合影响的润滑理论，为机械零件的润滑设计提供了更加符合实际的理论基础。今后的任务是将润滑理论有效地应用于工程设计，其中对于某些机械零件诸如齿轮蜗轮传动的实际接触情况复杂，工作中润滑参数又不断变化，它们的润滑设计还需要进一步完善。

纳米摩擦学浅析

纳米摩擦学引言纳米摩擦学（ nano tribology），也称为微观摩擦学（micro tribology）或分子摩擦学（molecular tribology），它是在原子、分子尺度上研究摩擦界面上的行为、损伤及其对策。纳米摩擦学在学科基础、研究方法、实验测试设备和理论分析手段等方面都与宏观摩擦学研究有很大差别。主要有以下几点：在研究仪器方面，主要是扫描探针显微镜，它包括原子力显微镜、摩擦力显微镜以及专门的微型实验装置；在理论分析方面，由分子、原子结构出发，考察纳米尺度的表面和界面分子层摩擦学行为，其理论基础是表面物理和表面化学，采用的理论分析手段主要是计算机分子动力模型。而宏观摩擦学，通常是根据材料表明的体相性质在摩擦界面上的反应来表征其摩擦磨损行为，并应用连续介质力学，包括断裂和疲劳理论作为分析的基础。 1 纳米摩擦学的历史回顾发展过程摩擦学作为一门实践性很强的技术基础科学，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密切相关。有关摩擦学的研究可以追溯到十七世纪末，Amontons 在1966年通过对现象的观察与实验，首次归纳出固体摩擦定律。18世纪摩擦学的特点是以试验为基础的经验研究模式。19 世纪末，开创了基于连续介质力学的研究模式。到了20 世纪20年代以后，摩擦学发展成为涉及力学、热处理、材料科学和物理化学等的边缘学科，从此开创了多学科综合研究的模式。1965 年首次提出 Tribology(摩擦学)一词，简要地定义为“关于摩擦过程的科学”。随着现代测试技术和计算技术的发展，到20世纪80年代，我国摩擦学工作者在科研实践中意识到未来摩擦学的发展趋势是由宏观性能的考察深入到微观机理、性能，从而发展了纳米摩擦学。到此后，它作为一门独立的学科受到世界各国普遍重视，摩擦学理论与应用研究进入了一个新的时期。在20世纪90年代初期，当国际上开始兴起纳米摩擦学研究时，我国摩擦学工作者迅速启动该领域的研究，并取得可喜的研究成果。纳米摩擦学是在原子、分子尺度（0.1～100mm）上研究相对运动界面的摩擦、磨损与润滑行为和机理。它是一种新的研究模式与思维方式，即从分子、原子尺度上揭示摩擦磨损和润滑机理，建立材料微观结构和宏观特性之间的构型关系，因此更加符合摩擦学的研究规律，标志着摩擦学学科发展到一个新阶段。 2 纳米摩擦学的研究点与研究进展纳米摩擦学研究集中在揭示摩擦表面和界面原子、分子尺度范围内的结构、行为及其变化，它涉及一系列材料(包括金属、离子固体、半导体、陶瓷、聚合物和有机材料等)组成的非均匀系统的结构变化、能量转化、动力学等过程，以及在非平衡条件下的非线性流动、形变等力学行为。显然在纳米摩擦学研究范围内，材料的物理化学特性及其对环境变化的响应发生了很大的变化。因此，纳米摩擦学在研究方法和理论基础、测试技术及应用对象等方面都与宏观摩擦学不同。作为宏观摩擦学主要基础的连续介质力学以及材料的体相性能均不再适用。 2.1表面接触与粘着宏观摩擦学认为，滑动摩擦过程中存在的表面接触、粘着、磨损等现象是由载荷作用下材料的体相变形所致，而不考虑界面间的分子作用。纳米摩擦学的近期研究结果表明，表面力或表面粘着能是产生变形和粘着的主要原因，某些材料甚至在零载荷时由于表面力作用将出现接触和变形。Landman等人进行大尺度的分子动力学模拟，研究硬的镍探针向软的金基片之间的法向移动过程。在法向趋近过程中，当接近到4人时，基片表面逐渐向探针鼓起，尔后突然向探针形成金的单分子粘着层。当探针插入基片后，基片晶格出现滑移和大范围的塑性流动。在分离过程中，基片材料韧性拉伸，形成丝状的“颈缩”，最后断裂。以上分析已被AFM实验所证实。 2.2边界润滑中的粘一滑现象近期关于边界润滑状态下的粘滑现象的微观研究取得重要进展。通过SFA研究静摩擦特性，得出粘滑过程中滑动发生时，相应于在该润滑膜厚度下分子层数具有的界面粘着能处于最小值。极限剪应力(单位面积的静摩擦力)与分子层数存在着定量关系，而且各个分子层之间的剪应力不同，彼此可相差一个量级。此外，当润滑膜的分子层数不变时，极限剪应力的数值与滑动速度、载荷无关。体相状态完全不同，它是一种分子有序排列的

我国摩擦学的发展及其在国民经济中的作用 (1)

万方数据

２００８年第９期胡忆沩：带压密封技术规范讲座——泄漏与密封１０７每天流失热水约１０ｔ，一个４ｍｍ的泄漏孑Ｌ，在压力为１．６ＭＰａ时，每天损失饱和蒸汽２．５ｔ。泄漏的存在严重威胁着安全生产，甚至使生产无法进行，装置被迫停车，企业的非计划停产事故增多。而有毒有害介质的泄漏危害经济损失会更大。２００３年１２月２３日，位于重庆市开县高桥镇中石油ＪｉＩ东北气矿“罗家１６Ｈ井”发生特大天然气泄漏事故，造成２４３人中毒死亡，５９７９０名群众不同程度中毒和受灾，１０００多人住院，９万多人被迫离开家园，并造成大量牲畜、家禽、野生动物、鱼类死亡和严重环境污染。图５是泄漏井口通过点火燃烧的方式排除毒气现场照片。本次事故是我国石油行业介质泄漏伤亡人数最多的一次，直接经济损失达６４３２万元人民币。图５重庆市开县天然气泄漏点火燃烧现场（４）噪声及腐蚀：泄漏产生的噪声，影响操作人员的工作情绪，导致误操作事故增多。强腐蚀介质的外泄，加快了厂房、设备的腐蚀速度，设备使用寿命缩短。３密封分类隔离高能流体向低能区进行负面传质的有效措施统称为密封。根据采取措施的差异，密封可分为静密封、动密封和带压密封３大类。３．１静密封采用相对静止的密封副来阻止泄漏的密封称为静密封。目前静密封可分为垫密封、胶密封、填料密封和波纹管密封。其中垫密封包括：非金属密封垫、金属－非金属组合密封垫和金属密封垫。３．２动密封密封副间存在相对运动的密封结构称为动密封。动密封可分为接触式动密封和非接触式动密封２大类：（１）接触式密封。目前接触式密封包括压盖填料、成型填料、机械密封、油封、刮油封、毛毡密封、涨圈密封、滑环密封等。其中成型填料密封包括Ｖ形密封圈、ｕ形密封圈、Ｙ形密封圈、Ｊ形密封圈、Ｌ形密封圈、Ｏ形密封圈、方形密封圈、Ｄ形密封圈、Ｔ形密封圈、ｘ形密封圈及三角形密封圈等。（２）非接触式密封。目前非接触式密封包括浮动环密封、迷宫密封、螺旋密封、叶轮离心密封、甩油环密封、气垫密封、电磁密封和磁流体密封等。３．３带压密封在流体介质泄漏状态下，可重新实现密封目的的方法或技术手段的总称。目前可分为注剂式带压密封技术、带压粘接密封技术、带压顶紧式密封技术和带压焊接密封技术４大类。详见第三讲带压密封技术组成及特点。参考文献【１】ＨＧ／Ｔ２０２０１－２００７带压密封技术规范［Ｓ］．北京：中国计划出版社．２００７．（上接第９４页）研究》的课题期间完成的，部分观点受益于张嗣伟教授、谢友柏院士等项目组专家，再次对中国工程院及本项目组全体专家表示感谢。参考文献【１】张嗣伟．摩擦学科学与上程的进展与展望［Ｍ］／／谢友柏．工程前沿．第２卷．北京：高等教育出版社，２００５：３—２０．【２】汪德涛．摩擦学发展史话［Ｃ］．２００６全国摩擦学学术会议——纪念摩擦学４０周年论文集，２００６：２４６—２５０．【３】ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ：Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ（Ｔｒｉｂｏｌｏ—ｇｙ）［Ｒ］．ＡＲｅｐｏｒｔｏｎｔｈｅＰｒｅｓｅｎｔＰｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＮｅｅｄｓ，ＨＭＳＯ。１９６６．【４】中国机械１：程学会．中国科学院技术科学部中国机械工程学会联合举办第一次全国摩擦磨损润滑研究工作报告会议［Ｊ］．机械学会动态，１９６２，１８：２．【５】中国机械工程学会．中国机械工程学会第二次全国摩擦磨损润滑学术会议专辑［Ｊ］．机械学会动态，１９７９，６８：１ —２０．【６】中国机械工程学会．摩擦学学会召开理事扩大会议［Ｊ］．机械学会动态，１９８１，９３：４１—４２．【７】中国机械工程学会摩擦学学会．全国摩擦学工业应用调查报告［Ｒ］．北京，１９８６．【８】周仲荣，张嗣伟．摩擦学发展前沿研究［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００６．【９】姚国欣，张德义．国外润滑油生产发展新动向［Ｊ］．润滑油，１９８９（４）：１—１１．【１０】张华．中国润滑油市场展望［Ｊ］．石油商技，２００６（４）：２６—２９．【１１】罗吉甫，王善彰．铁路运输中的摩擦学与节能［Ｊ］．润滑与密封，１９８４（２）：ｌｌ—１６．　万方数据

我国摩擦学研究的现状与发展

第４０卷第１１期机械工程学报ｖ０１４０Ｎｏ．１１２００４年１１月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＮｏｖ２０Ｏ４我国摩擦学研究的现状与发展＋温诗铸（清华大学摩擦学国家重点实验室北京１０００８４）摘要：总结了自中国机械工程学会摩擦学分会成立２５年来我国摩擦学研究的发展，论述了在流体润滑理论与设计、微观摩擦学、材料磨损机理与控制、表面工程与耐磨材料、润滑材料以及磨损状态监测等方面的主要成就。在此基础上提出了今后值得关注的研究方向，如减摩抗磨技术、制造过程摩擦学、生态摩擦学、仿生技术与生物摩擦学等。关键词：摩擦学研究进展展望中图分类号：ＴＨｌｌ７１０前言２０世纪６０年代中期，英国教育科学研究部在对工业部门广泛调查的基础上，发表了《关于摩擦学（Ｔ曲０１０９ｙ）教育和研究报告》，首次提出将摩擦学作为一门独立的边缘学科加强研究和教育工作。这对于促进国民经济持续发展具有战略意义，随即得到世界各国的认同和重视。此后，摩擦学得到迅速的发展，并成为机械、材料等学科中活跃的研究领域之一噱由于多方面的原因，我国摩擦学的发展起步较晚。虽然在２０世纪５０年代，为数不多的学者进行过磨损和润滑研究，但是作为一门独立的学科从事摩擦学研究和教育工作是在２０世纪８０年代以后才逐步开展起来。１９７９年中国机械工程学会摩擦学分会成立。经过过去２５年来各方面的共同努力，我国摩擦学学科取得了突飞猛进的发展。摩擦学知识得到了广泛的普及；形成了一支从事摩擦学研究的专门队伍，包括长江学者、杰出青年基金获得者等中青年学术骨干；建立了国家级或者省部级的研究基地；创办了专业学术刊物，出版了１０余部学术专著和科技图书；在相关的学会组织推动下，召开了各种全国或地区性学术会议，讨论和交流研究成果；国际学术活动频繁，在我国召开多次国际学术会议，并成功举办了第一届亚洲摩擦学国际会议。同时，我国学者也活跃在国际摩擦学学术舞台。应当强调指出，我国摩擦学研究的发展历程与国民经济建设密切结合，因此，有力地推动了现代化建设，促使我国机 ?为纪念中国机械工程学会摩擦学分会成立２５周年而作。２００４０９０９收到初稿，２∞４０９２２收到修改稿电产品的摩擦学性能得到普遍和迅速的提高。通过长期的实践，我国摩擦学工作者在解决工程实际问题中，还注意提高研究工作的深度和拓宽研究领域。我国摩擦学研究发展的总趋势可归纳为：从面向机械产品的维修过渡到新产品的摩擦学设计：从单纯跟踪研究过渡到加强创新研究；从局部目标的单一学科研究向着针对摩擦学系统的多学科综合研究；从宏观特性考察深入到揭示微观机理，建立摩擦学现象的构性关系；推动摩擦学与相关学科交叉，努力开辟新的研究领域，如微观摩擦学、生物摩擦学和生态摩擦学等。１进展１．１流体润滑与滑动轴承研究基于流体润滑理论的低副机构（面接触）摩擦副如滑动轴承、密封装置等的润滑设计是现代机械设计的重要问题。对于汽轮机组、涡轮压缩机等叶片机械的高速径向滑动轴承的润滑设计进行了系统研究，包括椭圆轴承、多油楔轴承和可倾瓦轴承等。主要研究内容有：在计及热效应和冷热变形影响的静态（承载量、流量、摩擦功耗）、动态（动力学参数：刚度系数、阻尼系数１性能计算：分析静、动态性能与结构参数、工况参数的相关性；以汽轮发电机组为背景，进行轴承一转子系统动力学分析，提出转子失稳条件和判断准则，并对汽轮发电机组发生动力学失稳导致的原因进行分析论证口Ｊ。在此基础上，提出针对汽轮发电机组多跨转子系统的设计专家系统。以精密机床主轴为应用背景的静压轴承研究取得进展。提出了浅腔静动压复合轴承的设计，获得比常规结构优越的润滑性能ｉｊＪ：将静压轴承用于改造磨床主轴支撑以提高回转精度得到较大规模推

摩擦学研究领域的进展和发展趋势

摩擦学领域的研究进展和发展趋势李久盛（中国石油兰州润滑油研究开发中心，甘肃兰州730060）摘要：对近年来摩擦学研究领域的相关文献进行了调研、汇总和分析，主要涉及的内容有：对摩擦学发展趋势的预测和分析，摩擦化学研究的新方法、新理论和新仪器，边界润滑下不同类型添加剂的作用机理等。在此基础上，结合油品发展趋势对摩擦学今后的关注点进行了总结和展望。关键词：摩擦学；边界润滑；极压抗磨剂；摩擦化学反应 StatusandDevelopTrendsofTribologyResearchField LIJiu-sheng (PetroChinaLanzhouLubricatingOilR&DInstitute,Lanzhou,730060) Abstract:Inthispaper,,newmethods,theoryandanalyzerfortribochemicalstudies ,,thedeveloptrendsoftribologyfieldweresummarizedandpreviewed. KeyWords:Tribology;Boundarylubrication;EP/AWAdditive;TribochemicalReact ion 摩擦学((tribology)是一门研究相对运动的表面及相关行为的技术科学，包括研究摩擦、磨损和润滑。摩擦化学是摩擦学的一个重要分支，是化学与摩擦学的一个交叉学科，主要研究相对运动中的表面所发生的化学及物理化学变化。摩擦化学主要涉及两大摩擦领域：干摩擦状态下的摩擦化学及润滑状态下的摩擦化学。干摩擦指相对运动的两个界面间没有油脂或其它润滑液存在的摩擦状态；而油润滑则是指相对运动的界面完全浸于油脂中或界面有一层油脂润滑膜的摩擦状态。摩擦化学与热化学有一定的差异，摩擦化学往往是在机械能、热能、电能等共

摩擦学研究的进展与趋势

摩擦学研究的进展与趋势一、引言摩擦学是一门与机械表面界面科学密切相关的学科，它主要研究相对运动表面之间的摩擦、磨损和润滑规律及其控制技术。它涉及传统机械加工、交通运输、航空航天、海洋、化工、生物工程等诸多工业领域。统计资料显示，摩擦消耗掉全世界约1/3的一次能源，磨损致使大约60%的机器零部件失效，而且50%以上的机械装备恶性事故都起源于润滑失效或过度磨损。欧美发达国家每年因摩擦、磨损造成的经济损失占其国民生产总值（GNP）的2%～7%，而在工业生产中应用摩擦学知识和研究成果可以节约的费用占GNP的1.0%～1.4%［1］。我国已经成为制造大国，但远不是制造强国，在生产与制造过程中对资源和能源的浪费严重，单位国内生产总值（GDP）能耗约为日本的8倍，欧盟的4倍，世界平均水平的2.2倍，若按GDP的5%计算，2014年我国摩擦、磨损造成的损失达31800亿元，因此，开发和应用先进摩擦与润滑技术实现能源与资源节约的潜力巨大。另外，机械产品中的摩擦界面除了起到传递运动和能量的作用，还可具备防腐、减阻、吸声等特殊功能，对机械系统的效率、精度、可靠性和寿命等性能具有重要的甚至是决定性的作用。摩擦学理论与技术可用于改善机械系统工作效率、延长使用寿命、减少事故发生，为解决人类社会发展面临的能源短缺、资源枯竭、环境污染和健康问题提供有效的解决方案。人类很早就在生活和生产实践中应用摩擦与润滑技术，而对摩擦规律的科学探索也已有数百年的历史［2］。早在15世纪，意大利的列奥纳多·达·芬奇就开始对摩擦学理论进行探索，1785年法国摩擦学及物理学家库仑提出干摩擦的机械啮合理论，英国的鲍登等人于1950年提出了黏着摩擦理论。关于润滑，英国人雷诺于1886年根据前人观察到的流体动压现象，总结出流体动压润滑的基本理论，其后相继发展出了边界润滑（1921年）、

国内外先进制造技术的新发展现状和趋势

国内外先进制造技术的新发展现状和趋势 1 当前制造科学要解决的问题（1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-Real Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间 (配置空间Configuration Space)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw Space)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题，其理论有待进一步突破，当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。 3）在现代制造过程中，信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素，而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性，制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面，都还有待进一步突破。（4）各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具，在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中，受到越来越普遍的关注，有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在：智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。这些问题是当前产品创新的关键理论问题，也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破，可以形成产品创新的基础研究体系。 2 现代机械工程的前沿科学不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集，经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望，从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域，国内外已经做了大量的研究工作，但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造

摩擦学发展史

摩擦学发展史自动化2班0805070124 摘要：摩擦学是研究表面摩擦行为的学科。摩擦学是研究相对运动的相互作用表面间的摩擦、润滑和磨损，以及三者间相互关系的基础理论和实践（包括设计和计算、润滑材料和润滑方法、摩擦材料和表面状态以及摩擦故障诊断、监测和预报等）的一门边缘学科。世界上使用的能源大约有1/3～1/2消耗于摩擦。摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、润滑和磨损，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。世界上使用的能源大约有1/3～1/2消耗于摩擦。如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，如果能控制和减少磨损，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。摩擦学研究的对象很广泛，在机械工程中主要包括动、静摩擦，如滑动轴承、齿轮传动、螺纹联接、电气触头和磁带录音头等；零件表面受工作介质摩擦或碰撞、冲击，如犁铧和水轮机转轮等；机械制造工艺的摩擦学问题，如金属成形加工、切削加工和超精加工等；弹性体摩擦，如汽车轮胎与路面的摩擦、弹性密封的动力渗漏等；特殊工况条件下的摩擦学问题，如宇宙探索中遇到的高真空、低温和离子辐射等，深海作业的高压、腐蚀、润滑剂稀释和防漏密封等。此外，还有生物中的摩擦学问题，如研究海豚皮肤结构以改进舰只设计，研究人体关节润滑机理以诊治风湿性关节炎，研究人造心脏瓣膜的耐磨寿命以谋求最佳的人工心脏设计方案等。地质学方面的摩擦学问题有地壳移动、火山爆发和地震，以及山、海，断层形成等。在音乐和体育以及人们日常生活中也存在大量的摩擦学问题。摩擦学涉及许多学科。如完全流体润滑状态的滑动轴承的承载油膜，基本上可以运用流体力学的理论来解算。但是齿轮传动和滚动轴承这类点、线接触的摩擦，就还需要考虑接触变形和高压下润滑油粘度变化的影响；在计算摩擦阻力时则需要认真考虑油的流变性质，甚至要考虑瞬时变化过程的效应，而不能把它简化成牛顿流体。如果油膜厚度接近于接触表面的粗糙度，还需要考虑表面纹理对润滑油的阻遏和疏导作用，以及油温所引起的热效应。油膜再薄，两摩擦表面粗糙峰点也会发生接触或碰撞，接触峰将分担一部分载荷，接触峰点区域处于边界润滑状态。在使用油性添加剂时，表面形成吸附膜，而在使用极压添加剂时，表面形成反应膜。为了了解磨损的发生发展机理，寻找各种磨损类型的相互转化以及复合的错综关系，需要对表面的磨损全过程进行微观研究。仅就油润滑金属摩擦来说，就需要研究润滑力学、弹性和塑性接触、润滑剂的流变性质、表面形貌、传热学和热力学、摩擦化学和金属物理等问题，涉及物理、化学、材料、机械工程和润滑工程等学科。随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用