论文摘要
高温发汗润滑材料是在汗腺式微孔金属陶瓷基体中复合固体润滑剂一种新材料;其润滑机理是在高温摩擦热—应力作用下,驱动基体微孔中固体润滑剂沿其通道扩散（渗排）至摩擦表面而形成自补偿润滑膜;因此,高温发汗润滑性能既取决于材料微孔结构,又取决于高温摩擦过程中的驱动力。该研究得到国家自然科学基金资助。论文基于发汗润滑材料制备理论,研究了组分排列对孔结构的影响,并以斜方六面体与正立方体两种颗粒排列形式,得出了采用斜方六面体多层排列模式可获得足够的微孔体积和高的结构刚度。利用微观分析,对发汗自润滑表面生成膜组分和润滑特性进行了分析。研究表明:软金属铅元素在固体润滑剂中的渗透性比锡元素好,且当摩擦表面润滑膜的平均覆盖面积为31.67%时,可获得较低的摩擦系数。建立了发汗自润滑包覆体胞单元模型,从理论和实验两方面研究了包覆体胞模型中润滑剂的热驱动原理。研究表明:发汗润滑基体中润滑剂的渗泄过程与材料结构和热驱动力有关。为了探讨动态润滑膜的热稳定性,论文提出动态接触下的共轭曲面摩擦热一热应力耦合场数值分析方法,并以滑动轴承为典型对象,计算了其动态接触下瞬时摩擦温升,绘制出了热应力分布云图,该摩擦热驱动为发汗材料润滑膜的生成过程分析提供了依据。基于发汗材料表面的微孔结构特征,建立了介观表层应力有限元分析模型,分析了孔隙度与应力之间的相关性,得出应力集中发生在润滑膜与基体表面交界处的孔隙口边缘,并随着孔隙度的增加而增加;且基体表面孔隙口的结构与强度对润滑膜连续性影响较大。将线弹性断裂力学与薄膜理论分析法,引用到发汗材料表面膜的稳定性研究中。研究表明:具有微孔结构的表面膜仍有发生翘曲脱层的可能,其产生翘曲脱层的最小半径为142.5μm,从理论上论证了具有表面直径为20μm左右孔隙的自润滑材料在20℃-700℃的环境下,不会产生翘曲脱层失效,为发汗润滑体孔结构设计提供了理论依据。