木材氣體保護摩擦焊接機理與工藝的實驗研究

《木材氣體保護摩擦焊接機理與工藝的實驗研究》是依託清華大學，由尹維擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：木材氣體保護摩擦焊接機理與工藝的實驗研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：尹維
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

在我國從“製造大國”向“製造強國”邁進的關鍵時期，提高產品質量、降低產品成本、創新發展高端技術產業對實現跨越式發展具有重要意義。摩擦焊接技術在航空航天領域已得到廣泛套用。木材摩擦焊接是不需任何膠黏劑的、環境友好的、無毒的木材粘結技術，其焊接界面炭化導致強度低的缺點，是木材摩擦焊接研究的前沿、熱點和難點，至今尚未有效解決。本項目首先搭建木材氣體保護摩擦焊接試驗系統，在空氣、N2、Ar等不同氣體環境下，製備木材（鐵力木、紫檀木、楠木、松木和楊木等）摩擦焊接樣品，測試摩擦焊接界面溫度、摩擦學特徵、粘結強度以及熔化區、熱影響區的力學性能等界面特徵參數，分析焊接界面的微觀結構、化學成分形成和演化規律，建立焊接工藝參數與界面特性的數字表征建模，揭示焊接界面的粘結機理以及多因素協同作用機制，進一步最佳化工藝，提出改善焊接界面強度的木材摩擦焊接新方法，通過降低摩擦焊接界面炭化程度，解決界面強度低的難題。

結題摘要

創新發展高端技術產業，節約能源，加強環境保護，是當今社會發展的主題之一，關係到國家的長遠利益。 木材摩擦焊接，是一種不需任何膠黏劑的，通過機械摩擦實現木材粘結的環境友好的、無毒的技術。本文設計並搭建了木材摩擦焊接實驗裝置，研究了焊接工藝參數、木材參數和界面介質對焊接界面摩擦力、壓力和溫度的影響規律。結果表明，焊入速度對界面壓力和摩擦力有顯著影響；木材含水率升高會降低焊接界面摩擦力和壓力；纖維角度的增大會提高焊接界面摩擦力、壓力和溫度；在焊接界面引入葡萄糖和松香後，焊接界面強度會提升，為進一步的木材摩擦焊接機理及工藝研究提供了理論和技術基礎。 作為環保材料，木材也被用來製造水潤滑軸承。鐵力木具有很好的自潤滑作用，曾經廣泛套用於海上船舶艉軸承。但是，鐵力木生長緩慢，資源日漸缺乏，價格昂貴。本文研究了鐵力木、蜆木等浸泡水、PAO油、桐油和殼牌潤滑油後的摩擦學行為，通過樹脂抽提處理和水抽提處理，研究木材及其改性後摩擦學行為及水潤滑機理。蜆木可能成為替代鐵力木的水潤滑材料，這也為進一步仿生水潤滑軸承材料的設計開發提供了理論支撐。 在本項目的支持下，發表SCI檢索論文3篇，授權國家發明專利2件，申請國家發明專利1件。