極端環境中磁控定域潤滑基礎研究

《極端環境中磁控定域潤滑基礎研究》是依託南京航空航天大學，由黃巍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：極端環境中磁控定域潤滑基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黃巍
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

針對航空航天領域液體潤滑的需求，本研究提出利用磁性液體進行定域潤滑的方案。採用磁場輔助吸附的方式將磁性液體準確控制於定域範圍內，實現持久潤滑。通過最佳化接觸副表面磁性結構單元的物理及幾何學特徵，改善定域範圍內磁液的浸潤性分布，提高潤滑液表面張力，從而減小潤滑液在基體表面的蠕爬遷移趨勢。研究中，將著力探究磁性液體與磁性界面間浸潤特性的影響因素及變化規律；解明磁場參數及其幾何尺度對磁液蠕爬趨勢的影響機制；在真空環境中，採用高速旋轉產生離心力的方式，模擬空間等極端條件，對磁液的動態定域潤滑特性進行評價。確定潤滑液既不飛離表面又能形成有效鋪展的臨界速度。最終形成合理完善的磁性液體定域性潤滑技術的整體設計方案。本項目的研究對於探索和解決航空航天領域等極端環境的潤滑技術具有一定的學術和套用價值。

結題摘要

針對空間液體潤滑所遇到的相關問題，本研究提出了利用磁流體進行定域潤滑的思路。採用光刻掩膜電解結合電沉積的工藝方法，在基體材料表面加工了具有微小永磁體陣列的磁性功能表面；建立數學分析模型，對具有不同參數的磁性功能表面進行磁場分析。結果表明，其磁力線主要集中在微小磁體表面的邊緣，且隨著磁體厚度的增加，其磁通密度也逐漸升高。隨後，選用磁流體作為潤滑介質，對該類磁性功能表面在磁流體潤滑條件下的滑動及靜摩擦學特性進行了測試分析。結果表明，在低速滑動條件下，相比於無磁普通試樣，磁性功能表面通常表現為增加摩擦，而在高速滑動條件下，磁性功能表面則有明顯的減摩效果。同時，研究還表明，具有特定參數的磁性表面試件在高速、重載條件下，表現出優異的減磨特性。靜摩擦實驗結果發現，相比於無磁試樣，當載荷較低時，磁性表面隨著其表面微小磁體面積率和薄膜厚度的增大，靜摩擦係數隨之減小。粘附特性測試可知，與無磁試樣相比，磁流體潤滑下的磁性功能表面具有相對較高的粘附力，且隨著試件表面微小磁體薄膜厚度和面積率的增加，其粘附力也逐漸增大。在潤滑油爬移特性研究方面，初步的實驗發現，潤滑油在溫度梯度作用下的爬移速率與其粘度及表面粗糙度有密切關係，對磁流體在磁性表面作用下的爬移行為及內在機理的研究已著手開展。