织构化表面摩擦学性能的研究进展

钟兵^1,2，邢志国²，王海斗²，吕晓仁¹，黄艳斐²，郭伟玲²，张仲^1,2

1. 沈阳工业大学机械工程学院2. 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室

摘 要：表面织构作为一种提高表面性能的方法,已经成为国内外表面工程领域研究的热点。随着精细加工技术的快速发展,人们可以通过控制表面织构的尺寸和形状来改善样品的表面性能。仿生技术为表面织构设计提供了源泉,将生物体表面微观形状特征加工到材料表面,使仿生结构表面展现出优异的性能。目前,对表面织构的精确制造以及加工影响因素的模型化研究已取得了较大进展,但对某些特定接触条件下表面织构化的有效性研究仍处于初级阶段。现有研究中没有能够适用于任何方案的织构设计,因为大多数表面织构技术只有在特定的尺寸和几何条件下才能使用,对不同问题需要用不同的技术来处理。织构化表面比未织构化表面具有更好的摩擦学性能。本文对织构化表面的摩擦学性能进行了讨论,首先介绍了使用激光刻蚀技术、化学刻蚀技术、光刻蚀技术、电化学加工技术、激光喷丸技术和超声波振动辅助加工技术在材料表面制备微观结构的方法,通过改变被加工表面织构的几何尺寸、加工精度,面积密度等条件,可以得到不同的减摩抗磨织构;然后分析了在不同摩擦状态下的减摩机制;最后总结了当前各种表面织构制备技术的优缺点。目前,对最佳织构参数的研究仍在进行,减摩抗磨表面织构的有效性主要取决于实际接触情况和应用。表面织构设计参数较多,主要有织构形状、面积密度、特征尺寸等。必须优化织构化技术,才能使表面织构具有规则的几何形状和特征尺寸。因此,最佳织构参数的预测很有必要。模拟不同摩擦状态下表面织构的摩擦磨损,可以代替耗时长、价格昂贵的"反复试验",为机械和医学领域的快速发展提供了便利。最后,对织构化表面进行了展望。

关键词：织构方法;织构化表面;摩擦性;