材料的干摩擦學

內(nèi)容概要

張永振編著的《材料的干摩擦學(第2版)》取材于摩擦學研究的最新進
展以及作者和同事們長期從事該領域研究的成果，以材料與摩擦性能關系為
主線，系統(tǒng)地闡述了不同材料在于摩擦條件下的摩擦學特性。全書共ll章，
專門介紹材料干摩擦的一些共性問題，并在第11章介紹了材料干摩擦的研究 方法，展示了材料干摩擦研究的最新成果。
《材料的干摩擦學(第2版)》可作為機械、材料類專業(yè)的高校教師和科
研人員的參考用書，也可作為相關專業(yè)研究生和高年級本科生的教學用書。

書籍目錄

第二版前言
第一版前言
第1章 概論
 1．1 干摩擦的基本服役條件與工程背景
 1．2 干摩擦的基本接觸理論
 1. 3 干摩擦的特點
 1．4 干摩擦磨損的影響因素與主要表征參數(shù)
第2章 干滑動摩擦學行為
 2．1 磨損圖
 2．2 干滑動摩擦行為
 2．3 摩擦熱行為
 2．4 表面行為
 2．5 摩擦副之間的相互作用
 參考文獻
第3章 鋼鐵的干摩擦學特性
 3．1 鑄鐵的干摩擦磨損性能
 3．2 鋼的干摩擦磨損性能
 參考文獻
第4章 有色金屬合金的干滑動摩擦
 4．1 鈦合金
 4．2 鋁合金
 4．3 其他有色合金
 參考文獻
第5章 陶瓷材料干摩擦學特性
 5．1 陶瓷材料干摩擦磨損特點及影響因素
 5．2 氧化物陶瓷材料的干摩擦磨損性能
 5．3 非氧化物陶瓷的干滑動摩擦磨損特性
 參考文獻
第6章 復合材料的干摩擦
 6．1 鋁基復合材料的干滑動摩擦學特性
 6．2 鋼鐵基復合材料的干滑動摩擦學特性
 6．3 C／C復合材料的干滑動摩擦學特性
 6．4 樹脂基復合材料的干滑動摩擦學特性
 6．5 其他復合材料的干滑動摩擦學特性簡述
 參考文獻
第7章 粉末冶金摩擦材料干摩擦磨損特性
 7．1 粉末冶金材料概述
 7．2 粉末冶金材料的干摩擦磨損特性
 7．3 鐵基粉末冶金的干滑動摩擦學特性
 7．4 銅基粉末冶金的干滑動摩擦學特性
 參考文獻
第8章 涂層的摩擦學特性
 8．1 等離子噴涂涂層的干摩擦特性
 8．2 激光熔覆涂層的摩擦學性能
 8．3 鑄滲層的摩擦學性能
 8．4 氣相沉積涂層的摩擦學特性
 參考文獻
第9章 納米材料的干滑動摩擦
 9．1 納米材料的性質及其在干摩擦方面的應用
 9．2 納米材料的干滑動摩擦學性能
 參考文獻
第10章 環(huán)境對材料的干摩擦學特性的影響
 1O．1 環(huán)境溫度對材料干摩擦學性能的影響
 1O．2 濕度對材料干摩擦學性能的影響
 10．3 環(huán)境氣氛對材料干摩擦學性能的影響
 參考文獻
第11章 材料干摩擦學特性檢測技術與研究方法
 11．1 接觸表面特性及其分析方法
 11．2 干摩擦學特性的表征
 11．3 于摩擦磨損試驗方法及檢測設備
參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 概論　　摩擦學是研究相對運動、相互作用表面及其有關理論與實踐的科學與技術?！　∷Σ?、磨損和潤滑三個領域，是一門涉及多學科理論與應用的邊緣學科。　　摩擦學是一門古老的學科，但直到15世紀，意大利的列奧納多？達芬奇才開始進行摩擦學的理論研究。1785年，法國庫侖繼續(xù)前人的研究，用機械嚙合概念解釋干摩擦，提出了摩擦理論。后來又有人提出了分子吸引理論和靜電力學理論。1935年，英國的鮑登（F.P.Bowden）等開始用材料黏附概念研究干摩擦。1950年，鮑登提出了黏附理論。之后，隨著Jost提出Tribology一詞后，摩擦學才真正成為一門獨立的學科并得到了快速的發(fā)展。　　對磨損的研究開展較晚，20世紀50年代提出黏附理論后，60年代在相繼研制出各種表面分析儀器的基礎上，磨損研究才得以迅速開展。至此，綜合研究摩擦、磨損和潤滑的相互關系，并對摩擦磨損過程進行預測與控制成為摩擦學發(fā)展的基本動力?！　‖F(xiàn)代意義上摩擦學研究所涉及的領域非常廣泛，它不再僅僅局限于各種機械運動部件運動過程的行為研究，而已拓寬至所有宏觀、微觀運動體之間運動行為和壽命控制的研究，并由此派生出許多新的摩擦學分支。例如，研究生物體器官摩擦學行為的生物摩擦學、以各種動物特種摩擦學功能為模擬對象的仿生摩擦學、在納米級尺度研究摩擦磨損行為的納米摩擦學、基于航天與航空環(huán)境條件下的空間摩擦學、高速與高載或超高低溫工況下的苛刻與復合條件下的摩擦學等?！　∫虼?，摩擦學問題幾乎涉及所有學科、所有領域，在一些領域內(nèi)，對摩擦學研究的匱乏已成為制約這些領域快速發(fā)展的主要技術瓶頸問題?！　∧Σ翆W發(fā)展速度一直緩慢，其主要原因是摩擦學規(guī)律有極強的系統(tǒng)依賴性與復雜的時空特性。摩擦副的表現(xiàn)行為不但受系統(tǒng)所處的速度、載荷、溫度、氣氛等條件和組成摩擦副材料結構和性質的制約，而且受摩擦磨損過程及所處的時間階段與空間位置的影響。同樣材料組成的摩擦副在不同的摩擦磨損條件下有不同的表現(xiàn)行為；即使同樣材料所組成的摩擦副，在相同的磨損條件下，處于不同的摩擦階段，其摩擦學表現(xiàn)行為也會完全相異，千變?nèi)f化的摩擦學系統(tǒng)就呈現(xiàn)出錯綜復雜的摩擦學規(guī)律。因此，尋求共性的理論規(guī)律十分困難。另一方面，摩擦副動態(tài)觀察與檢測是十分困難的。盡管21世紀在計算機應用、傳感器技術及分析檢測技術與手段方面取得了長足的進展，但目前對摩擦副動態(tài)過程的直接觀察與檢測評估還缺乏有效手段，大量摩擦學過程的描述與表征還是建立在靜態(tài)分析基礎上的邏輯推理。為此許多摩擦學研究者預測，摩擦學理論的突破還有賴于檢測分析技術的進步，例如，原子力顯微鏡的出現(xiàn)促使了納米摩擦學研究的快速發(fā)展。　　干摩擦是摩擦副的一種特殊工作形式，長期以來不斷有研究報道涉及它，但對它仍缺乏系統(tǒng)的研究。其原因在于大量的摩擦副都采用了不同形式的潤滑，干摩擦在許多情況下只是摩擦副工作的一種特殊與極端的服役條件。在潤滑條件下，干摩擦雖然是摩擦副潤滑狀態(tài)的一個特殊點，但干摩擦是摩擦副最基本的接觸形式；同時，在干摩擦條件下許多摩擦學因素（如摩擦熱）對摩擦學過程的影響出現(xiàn)了質的變化。對干摩擦研究相對匱乏也間接影響了摩擦學基礎理論的發(fā)展與完善?！　?0世紀末到21世紀初，隨著科學技術的快速發(fā)展，特別是隨著運動部件向高速、重載與微型化方向的發(fā)展，傳統(tǒng)的潤滑方式已難以滿足要求，干摩擦逐漸成為人們關注的熱點?？梢灶A料，在不久的將來，干摩擦研究將可能出現(xiàn)明顯的突破?！　?.1 干摩擦的基本服役條件與工程背景　　干摩擦是指摩擦副相對運動時，雙方表面間無任何潤滑劑或保護膜的純固體接觸的摩擦形式。在工程實際中，很少存在真正的干摩擦，因為任何零件的表面不僅會因氧化而形成氧化膜，而且也會被潤滑油所濕潤或受到“油污”。因此，通常都把這種未經(jīng)人為潤滑的摩擦狀態(tài)當做“干”摩擦處理。近年來，固體潤滑得到了長足的進展。與油潤滑相比，固體潤滑劑不可能將大量的摩擦熱及磨損產(chǎn)物從摩擦接觸表面有效地帶出，在許多情況下，固體潤滑摩擦副的一些表現(xiàn)行為更接近于干摩擦。因此，采用干摩擦的一些理念來研究固體潤滑條件下摩擦副的表現(xiàn)行為似乎更為合理?！　≡诠こ躺?，干摩擦最典型的應用為各種制動器、離合器。應用于這類摩擦副的材料通常稱為摩阻材料。這類摩擦副通常的主要性能要求為：具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)以保證高的制動效率與穩(wěn)定的制動性能，具有低的磨損率以保證高的使用壽命與低的維修更換成本；同時出于安全和環(huán)保的考慮，通常還對摩擦火花和摩擦噪聲有嚴格的規(guī)定。目前，隨著制動體（車輛、飛機等）向高速重載方向發(fā)展，制動器摩擦性能已嚴重影響到車輛、飛機的安全運行，在一些場合，如火車，人們不得不采用電磁制動等其他的輔助制動來彌補摩擦制動的不足?！　∫恍╇y以采用潤滑的運動部件，例如，計算機磁頭與硬盤、空間運動部件等也在干摩擦條件下工作。這類摩擦副使用條件苛刻，其運行安全可靠性要求極高。如硬盤存儲時，磁頭與硬盤之間的相對運動速度及要求的數(shù)據(jù)可靠存儲次數(shù)都非常高，同時這類摩擦副的散熱條件又非常差，對這類摩擦副而言，除保證合適的摩擦學性能外，可靠性成為最為關鍵的技術指標。　　對于大多數(shù)工作于潤滑條件下的摩擦副，良好的干摩擦學性能也是必需的，特別是應用于軍事領域或航空領域內(nèi)的一些摩擦副，必須考慮潤滑失效情況下能夠有一定的工作壽命以保證飛機安全著陸或軍事行動的完成。因此當以犧牲摩擦副來換取規(guī)定運行時間時，保證足夠的干摩擦使用壽命是最重要的指標。　　總之，干摩擦研究不但有廣泛的應用背景，而且是摩擦學理論的基礎研究，其重要性是不言而喻的?！　　?/pre>








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