织构设计调控表面性能的研究进展
2021-04-06郭飞飞杨轶飞任明基
西安工程大学学报 2021年1期
郭飞飞,杨轶飞,任明基
(西安工程大学 机电工程学院, 陕西 西安 710048)
0 引 言
1966年,HAMILTON第一个将表面织构技术应用在机械密封件表面[1]制造出的微型凸起物不仅增加了表面的承载能力,同时降低了表面的摩擦系数,由此表面织构技术逐步受到越来越多的研究者的瞩目。“织构”的概念来源于自然界中生物非光滑的表面结构。从工程角度而言,“织构技术”是指通过设计和加工制造,产生具有规律分布的微小结构的表面。在机械行业快速发展的今天,关于表面织构改善材料摩擦性能的研究工作已经做了很多,郭飞飞等分别探究了类金刚石膜和卵磷脂对CoCrMo合金的摩擦性能[2-3],发现其在不同条件、不同工况下的减摩效果各不相同。而且大量的研究表明,经织构化处理的表面有降低摩擦、减小磨损以及提高界面承载能力等特点。因此,表面织构技术已被视为一种能够有效改善界面摩擦性能的方法[4-5]。
随着研究者对自然界特异性表面的认识逐步加深,越来越多的织构化表面[6]也受到研究者的关注。例如,鲨鱼体表的微小结构使其在水里游动时减小水的阻力,借助这种结构和功能研发了新型泳衣[7];荷叶表面上的水滴可以往任意方向滚动原因在于荷叶表面的微尺度结构使其具有超疏水的性质[8]。自此,表面织构技术在不同工况下展现出来的减阻、防污等效果也展现出可观的应用前景。
本文通过介绍表面织构的3种作用机理,对表面织构调控材料的摩擦、减阻和防污性能进行了总结和分析,同时展望了织构技术未来的发展方向。……
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