《基於生物耐磨原理的仿生多元耦合材料磨損機理研究》是依託吉林大學，由梁雲虹擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於生物耐磨原理的仿生多元耦合材料磨損機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：梁雲虹
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自然界中許多生物以其特殊的形態、結構、材料、柔性等多個因素的協同、耦合作用，展現出優異的耐磨功能。本項目以沙漠蜥蜴、貝殼等生物耐磨部位為研究對象，基於生物多因素耦合耐磨原理，提出仿生多元耦合耐磨材料的設計方法，採用自蔓延高溫合成法與鑄造法相結合，製備仿生多元耦合耐磨材料，為工程部件減摩、抗磨問題提供一種行之有效的仿生耦合新技術。研究內容包括：①生物多因素耦合耐磨特性與功能實現模式研究；②仿生多元耦合耐磨材料的耦合參數設計與製備；③仿生多元耦合耐磨材料磨損性能評價研究等。達到的目標：①揭示生物多元耦合耐磨機理與規律；②實現仿生耦合耐磨材料耦合系統最最佳化調控；③揭示仿生多元耦合材料減摩、抗磨機理，實現耦合系統、磨損工況與耐磨性能之間的定性可控，為製備耐磨功能最最佳化、磨損工況適應最佳化、本身能量消耗最低化的仿生耦合耐磨材料提供基礎。
結題摘要
在國民經濟和國防建設中，各種機械零件由於磨損引起的早期失效與報廢，造成能源與材料的消耗是十分驚人的，因此，提高機械部件材料的耐磨性能，是眾多工程領域亟待解決的問題。自然界中許多生物以其特殊的形態、結構、材料、柔性等多個因素的協同、耦合作用，展現出優異的耐磨功能。本項目以沙漠蜥蜴、貝殼等生物耐磨部位為研究對象，基於生物多因素耦合耐磨原理，提出仿生多元耦合耐磨材料的設計方法，採用自蔓延高溫合成法與鑄造法相結合，製備仿生多元耦合耐磨材料，為工程部件減摩、抗磨問題提供一種行之有效的仿生耦合新技術。本項目取得了如下創新成果： (1)探索沙漠蜥蜴、貝殼等生物耐磨功能與耦合因素、耦聯方式、磨損工況之間的關係，揭示生物多元耦合耐磨機理與特徵規律。 (2)開展適合不同磨損工況的仿生耦合耐磨材料中的仿生硬質單元體的選材、構形設計與參數最佳化，進行仿生耦合耐磨材料耦合因素、耦聯方式的設計與最佳化，構建出了仿生耦合耐磨材料的多元耦合模型。 (3)採用鑄造與SHS法相結合、燒結與SHS法相結合兩種製備方法，以Al-Ti-C、Ni-Ti-C、Cu-Ti-C、Cu-Ti-B4C體系為單元原材料，製備TiC和TiB2陶瓷/[Fe,Me]硬質單元規律分布的仿生耦合耐磨材料。 (4)揭示仿生多元耦合材料減摩、抗磨機理，實現耦合系統、磨損工況與耐磨性能之間的定性可控，為製備耐磨功能最最佳化、磨損工況適應最佳化、本身能量消耗最低化的仿生耦合耐磨材料提供基礎。在整個項目運行其間，與本項目相關的所獲得成果包括：獲得吉林省自然科學學術成果獎二等獎2項（2013年度，負責人為第1獲獎人和第2獲獎人），獲吉林省技術發明一等獎2項（2012年度和2013年度，負責人為第9獲獎人和第10獲獎人）。發表SCI收錄學術論文7篇（均已標註），其中，負責人為第1責任作者的6篇，第1責任作者EI收錄學術論文2篇，申報國家發明專利2件。培養研究生6人， 參加國際會議5人次。
