基于仿生微织构的刀具减摩性能的研究

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1、致谢值此论文完成之际，我谨向所有帮助过我的老师、同学及朋友们表示深深的敬意和衷心的感谢。回顾这硕士三年的学习生活，自始至终都得到了我的导师谢峰教授的关怀、宽容、鼓励和督促。本论文也是在谢老师的悉心指导下完成的，其中倾注了导师的大量心血。谢老师严谨而勤奋的治学态度、广博而扎实的专业知识以及踏实的工作作风让学生终生铭记，这是我完成学业最有利的保障，并将一直鞭策我前进。在此，再次向我的导师谢峰教授致以最崇高的敬意和最衷心的感谢!感谢摩擦所的刘煜老师、田明老师和王伟老师在论文研究和实验期间给予的支持和帮助。感谢雷小宝师兄、庆振华师兄及赵先锐师兄对我论文的指导和实验的帮助。感谢王

2、文辉、赵强、程林、郭康泽和孙源等师兄在我研一研二期问给予的关怀和帮助。感谢我的同学王森和李丹在我论文实验期间给予的无私帮助，感谢我的好友邢珏，感谢同窗好友魏瑞、杨智能，大家共同创造了良好的学习环境和氛围，一起成长，一起进步。同时也感谢安大的师弟师妹们，特别是王秀英、鲍乐、吴涛、张磊、张坤坤等给予我的关怀和帮助。特别要感谢我的父母及女友张燕瑰，感谢他们在我求学路上所付出的一切，感谢他们给予我的无私关怀和帮助，并时刻感动着我、激励着我不断向前进。最后，对参与评阅论文以及出席答辩委员会的诸位专家教授表示衷心的敬意和感谢!III作者：邵世超2013年4月目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1仿生学的原理及发展状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1．1仿生学的原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1．2仿生学的发展状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2仿生微织构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一21．2．1几何非光滑表面⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21．2．2生物体表微织构种类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．2．3仿生微织构的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3仿

4、生微织构在刀具减摩应用中的国内外发展状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61．3．1国内发展状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯71．3．2国外发展状况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯81．4本课题的来源、意义及主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯91．4．1本课题的来源及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯91．4．2本课题的主要研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9第二章仿生微织构数学模型及减摩机理研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．1仿生微织构数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．1

5、．1凹坑型微织构数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．1．2凸包型微织构数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142．1．3沟槽型微织构数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯152．1．4鳞片型微织构数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯172．2仿生微织构减摩机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯182．2．1凸包和鳞片型微织构减摩擦机理分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．182．2．2凹坑和沟槽型微织构减摩机理分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．192．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21第三章刀具表

6、面微织构加工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯233．1表面微织构加工技术方法简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．233．2刀具表面微织构加工技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．233．3刀具表面微织构激光加工⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一253．3．1激光加工设备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。253．3．2试样的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯263．3．3沟槽的加工和处理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．273．3．4微织构表面形貌的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯283．4本

7、章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．30第四章仿生微织构对硬质合金刀具表面摩擦性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．32IV4．1摩擦磨损实验装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯324．2实验结果与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．2．1织构面与未织构面摩擦性能比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．2．2载荷对摩擦性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．344．2．3沟槽尺寸对摩擦性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯364．3沟槽微织构减摩机理分析⋯