仿生涂层磨损及其与表面形貌的关联性研究-论文.pdf

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1、第42卷第4期2013年8月表面技术Vo1．42No．4Aug．2013SURFACETECHNOLOGY仿生涂层磨损及其与表面形貌的关联性研究徐中。王健。李颖(1．大连理工大学机械工程学院，大连116024；2．中国兵器工业第五九研究所，重庆400039)[摘要]为了研究仿生涂层表面形貌与磨损之间的关系，对仿生耐磨涂层磨损前后的表面形貌进行了图像采集，并if,0用Matlab软件对得到的灰度图像进行二值化处理，进而提取出表征涂层表面形貌的特征参数——凹坑分布率，分别研究了不同载荷工况下涂层磨损量和凹坑分布率的变化规律，并分析了磨损过程中涂层磨损量与表面凹坑分布率之间的对应

2、关系。结果表明：存在一个最佳的凹坑分布率范围．可使得涂层具有较好的耐磨性。[关键词]仿生涂层；磨损；表面形貌；凹坑分布率[中图分类号]TG174．46；TG115．5[文献标识码]A[文章编号]1001．3660(2013)04_-0009-03ResearchofAbrasionofBionicCoatingsandItsRelevancewithSurfaceMorphologyXUZhongl，WANGJian1，LIYing(1．CollegeofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116

3、024，China；2．No．59InstituteofChinaOrdnanceIndustry，Chongqing400039，China)[Abstract]InordertostudytherelationshipbetweenSUl~acemorphologyofbioniccoatingsandabrasion，theimagesofsurfacemorphologyofthecoatingsbe~reandafterfrictionandwearwereacquired．Thegray-scaleimageswerebinarizedbyMatlabsoftw

4、are，andthenthepitsdistributionrateusedforcharacterizingthesurfacemorphologywasextracted．Meanwhile，thechangesoftheabrasionlossandthepitsdistributionratewerestudiedseparately．Therelationshipbetweenabrasionlossandpitsdistributionrateofthecoatingsintheprocessoffrictionandwearwasanalyzed．Theres

5、ultsshowthatthereexistsanopti—mumpitsdistributionratethatmakesthecoatingshasabetterwearresistance．[Keywords]bioniccoatings；abrasion；surfacemorphology；pitsdistributionrate摩擦磨损是导致机械零部件损耗的主要原因．因件耐磨性的重要手段此研究摩擦磨损与耐磨技术对于延长机械零件的使用目前，国内外学者仅分别对仿生结构和耐磨涂层寿命非常重要。生物体在亿万年演化和进化过程中．的摩擦性能进行了研究，而对两者耦合作用及其磨损

6、过形成了独特的体表结构，具有特殊的性能。早在20世程的研究却鲜有提及。文中在仿生学理论研究的基础纪80年代。吉林大学任露泉等人就开始研究蜣螂、蝼上，将仿生结构设计与涂层制备技术有机地结合起来．蛄、蚯蚓等土壤动物体表不被粘附的问题。经研究发制备出了仿生耐磨涂层，并研究了涂层的磨损规律，利现，土壤中的生物体表具有诸如凹坑形、鳞片形、凸包用图像处理技术探究了磨损与表面凹坑分布率之间的形、沟槽形等非光滑形态，这些非光滑表面形态都具有关系，为仿生涂层磨损的动态监测提供了一定的指导。较好的耐磨性l1]。基于仿生学原理分析研究特定生物体表的非光滑形态．对工程仿生设计及制造具有指1实验导作

7、用。如国内外学者根据穿山甲鳞片的表面形态，研制出了仿生耐磨轧辊l3J；根据蚯蚓体表的微观耐磨1．1摩擦试样的制备通孑L结构，研制出了仿生耐磨活塞缸套4]：根据贝壳实验中制备的仿生耐磨涂层主要由树脂、助剂和表面的形态，研制出了仿生耐磨汽车制动鼓I6]。除了填料三大部分组成．使用时需配合专用的固化剂。由仿生结构设计以外，涂覆耐磨涂层]也是提高零部于SiC颗粒具有优良的力学性能和耐磨性能．因此选[收稿日期]2013-02—24；[修回日期]2013-03—23[基金项目]国家自然科学基金资助项目(51075052)[作者