润滑与密封杂志

润滑与密封杂志2025年第11期

• 水平井全井段连续油管磨损预测及规律研究

  曹银萍，朱文宇，胡毅杰，于洋，谢凡

  随着连续油管在水平井中的广泛使用，其在井中作业的磨损情况也越来越严重，成为连续油管的主要失效形式之一。针对水平井中连续油管起下时其外壁与井壁之间因相对滑动而产生的摩擦磨损展开研究。通过绘制三维井眼轨迹图并建立连续油管单元与井筒接触的几何分析模型，实现对连续油管井下接触状态预测；根据“磨损效率”模型构建连续油管作业磨损深度计算模型，结合连续油管在水平井中与井筒的接触状态，建立起下作业时位移量分析模型。以某油田水平井202H2-3为例研究发现：连续油管的磨损深度随着井壁摩擦因数的增大而增大，其磨损深度分布基本与沿接触力的大小分布保持一致，在井深2 239~4 000 m处磨损深度明显增大，越靠近末端连续油管的磨损深度越大。研究结论可为连续油管起下作业磨损和失效预测提供参考。

• PTFE切削过程中的力热行为

  魏泽辉，樊帅宾，柯玉超，郭飞

  为探究聚四氟乙烯（PTFE）在机加工过程中各因素对切削力与切削热的影响规律，选取旋转轴径（ϕ）、主轴转速（R）、进给量（vp）及切削深度（Ap）4种代表性加工参数进行分析；采用田口实验设计方法，系统研究各参数对切削力与切削热的显著性影响顺序，并提出相应的最优参数组合。研究结果表明:在PTFE车削加工中，切削深度对切削力和切削热的综合影响最为显著，为主导因素；旋转轴径对切削力的影响程度次之，其最优参数组合为ϕ =30 mm、R=1 200 r/min、vp=5 mm/min、Ap=2 mm，该组合可实现最小切削应力；而主轴转速对切削热的影响仅次于切削深度，获得最低切削温度的最优参数为ϕ =25 mm、R=800 r/min、vp=5 mm/min、Ap=2 mm。基于多元线性回归理论建立PTFE机加工过程中切削三向力（Fx、Fy、Fz）及切削热的经验预测模型。经验证，该模型预测切削三向力Fx、Fy、Fz的相对误差均值分别为5.34%、4.61%、6.52%，预测切削热的相对误差均值为4.36%，表现出较高的预测精度与可靠性，可为PTFE材料在实际加工中的参数优选与过程控制提供有效的理论依据与工程指导。

• 阀芯材料A105钢液固冲蚀实验及仿真研究

  林元华，程金亮，赵兴龙，杨明庆，刘冰，周念涛，石维渺，王明安

  在油气开采过程中，砂子等附带产物不断冲蚀阀门，造成阀门冲蚀损伤，甚至失效。然而现有阀门冲蚀磨损的CFD模拟研究大多采用已知的冲蚀模型来描述冲蚀速率，使得模拟结果的可靠性受到限制。为解决此类问题，采用液-固喷嘴冲蚀实验研究方法，利用泥浆喷射冲蚀试验机开展不同冲击角度（15°~90°）和冲击速度（12.74~24.84 m/s）下阀芯常用材料A105钢冲蚀实验；采用Ahlert冲蚀模型对实验数据进行拟合，建立A105钢的冲蚀率方程；采用CFD有限元模拟研究方法，建立液固喷嘴冲蚀模型，并验证模型准确性。结果表明：在15°~90°范围内随冲击角度的增加冲蚀速率先增大后减小，30°时冲蚀速率最大，90°时冲蚀速率最小；在12.74~24.84 m/s范围内随冲击速度的增加冲蚀速率增大。实验结果表明，所建立的拟合冲蚀模型与实验数据最小误差为3.4%~8%，验证了冲蚀速率方程的可靠性。

• 不同冲蚀角度与速度下铝合金冲蚀损伤机制

  任昱鑫，张兆路，何光宇

  铝合金材料在沙漠等恶劣环境下服役时，常常面临复杂的冲蚀损伤问题。然而目前对铝合金材料在多冲蚀角度及高速条件下的冲蚀性能及失效机制仍缺乏综合评估。探讨不同冲蚀角度、速度对铝合金材料冲蚀行为及微观结构和损伤特征的影响。试验发现：冲蚀角度越大，铝合金材料冲蚀率整体逐渐降低；在30°冲蚀角度下，冲蚀率与速度成正比，砂尘粒子主要通过滑动和切削作用于材料表面；在45°、60°、75°、90°角度下，135 m/s速度下铝合金材料质量损失值最大；残余应力变化随供砂量和冲蚀角度而异，其中在低角度（30°和45°）和中等角度（60°）下，残余压应力先减小后增加，在高角度（75°和90°）下，残余压应力先增后降再增；冲蚀角度、速度和供砂量显著影响铝合金材料微观结构和损伤特征，其中低角度冲蚀表面呈滑道和细微划痕，形成椭圆形表面，中高角度冲蚀形成近似圆形表面，90°冲蚀角度下冲蚀表面出现裂纹和凹坑，材料表面出现锯齿形形貌；冲蚀速度从90 m/s增加到180 m/s，塑性变形更加严重；在90°垂直冲蚀条件下，材料表面出现剧烈的变形和应力集中。

• 木质材料微观结构及其对水润滑性能的影响

  严有业，张通，余威，郭智威

  为明晰木质材料微观结构特征对材料机械性能、润滑性能等的影响规律，以番石榴木、龙眼木和铁犁木3种典型的阔叶材为研究对象，加工制备三切面切片并进行微观形貌观测；使用电子万能材料试验机测试3种木材试样的机械性能，同时开展摩擦学性能试验，分析木质材料特性对其润滑性能的影响规律。结果表明：铁犁木较番石榴木与龙眼木，木纤维细胞的尺寸更小、细胞壁更厚且排布更紧密，导管细胞数目最少；铁犁木的机械性能最优，其中拉伸强度分别高出142.2%和220.6%；试验工况下铁犁木具有最低的平均摩擦因数，摩擦表面最平滑，其润滑性能最佳；木材的机械性能、运行工况条件等是影响摩擦副润滑性能的主要因素。研究结果为木质结构水润滑轴承材料的润滑性能优化设计、材料改性等提供新的思路方法。

• FeCrCV合金等离子熔覆层的组织结构和磨损性能研究

  彭磊，谭浩川，焦吴娜，王庆良

  采用等离子熔覆技术，在Q235基体钢表面制备FeCrC（FC）和FeCrCV（FCV）合金熔覆耐磨层。利用金相显微镜、X射线衍射仪等分析表征熔覆层的显微组织、物相组成和碳化物形态特征；利用M2000型多功能摩擦磨损试验机，研究等离子熔覆层的滑动磨损性能，探讨熔覆层的磨损损伤机制。结果表明：FC和FCV熔覆层熔合区呈典型的冶金结合特征，熔合区宽度10~12 μm，未发现明显的裂纹或孔隙；熔覆层物相由Cr7C3、α-Fe和少量γ-Fe组成，FCV熔覆层存在少量VC碳化物相；FC熔覆层组织中存在大尺寸的多边棒状初生碳化物；FCV熔覆层中铁素体为类等轴状组织，碳化物显示为小尺寸鱼骨状和块状；在误差范围内，FC、FCV熔覆层和HD450马氏体耐磨钢的摩擦因数基本处于同一水平，FC和FCV熔覆层干摩擦下的耐磨性是HD450耐磨钢的3.1和3.5倍，石英砂摩擦下的耐磨性是HD450耐磨钢的3.8和4.1倍。熔覆层干摩擦磨损机制表现为犁沟和局部的塑变剥落坑，石英砂磨损机制表现为硬质石英砂的微切削和铁素体区的塑变剥落。

• 碳纳米管母胶粒对丁腈橡胶本征性能的影响

  唐黎明，曹乾志，张洺赫

  为改善碳纳米管在丁腈橡胶中的分散性，将碳纳米管母胶粒添加到丁腈橡胶中制备碳纳米管/丁腈橡胶复合材料。研究不同含量碳纳米管母胶粒对复合材料本征性能的影响。研究结果显示：CNTs母胶粒改善了CNTs在NBR中的分散性，使得CNTs在胶体内形成良好的结构网络和导热通路，使CNTs对复合材料的增强效果更为显著；CNTs母胶粒减少了橡胶的硫化时间和胶体内橡胶分子链相对运动的能量损耗，显著提高了复合材料的耐热性；随着碳纳米管母胶粒含量的增加，复合材料的力学性能和交联密度呈现出先上升后下降的趋势，这是因为过量的碳纳米管会在胶体内团聚，对材料性能产生负面影响。当母胶粒添加量为9 phr时对复合材料性能提升效果最为显著，相比纯丁腈橡胶，邵尔A型硬度、100%定伸应力、300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度分别提高了15.2%、42.86%、25.8%、18.5%和7.66%，玻璃化转变温度提高约12 ℃。

• 高速载流枢轨接触面液化层多物理场特性分析

  卢晓全，刘少伟，杜翔宇，郑天佑

  脉冲大电流引起的极端电磁热瞬态冲击使枢轨发射装置产生微米级导电液化层，探索液化层的动态特性和演化机制，对研究转捩产生机制、探究界面损伤机制具有重要意义。在考虑电枢熔化速度和电枢结构变形等因素的条件下，建立高速载流枢轨接触界面液化层的热磁弹流模型，结合有限元仿真软件Comsol与数学分析软件Matlab，迭代求解接触界面的电磁、热、结构参数，分析液化层在极端电磁热力作用下的电磁、动态润滑以及温升等多物理场特性。研究结果表明：液化层的磁扩散分布与枢轨相同，均从尾部向头部扩散；随着电枢速度的增加，液化层的厚度和压力也逐渐增加；温度分布呈现长度方向中间高两边低，厚度方向上高下低的趋势。电枢熔化速度和液化层温升等特性的理论分析和实验结果吻合较好，验证了提出的热磁弹流模型可准确描述液化层的多物理场特性和演化过程，对高速载流条件下熔蚀磨损机制研究及损伤抑制具有参考意义。

• 第二润滑剂在不同类型水润滑轴承内部的流动特性

  马旭，梁鹏，张东东，李书义，张晓寒，朱忆玺

  当水润滑轴承处于苛刻工况时，可通过注入第二润滑剂来增强润滑水膜的承载性能。研究第二润滑剂在水润滑轴承内部的扩散规律，分析轴承材质、沟槽数量、平板类型等因素对第二润滑剂流动特性的影响。结果表明：第二润滑剂在不同弹性模量轴承内部的扩散规律几乎相同，即润滑剂受到主轴转速和进水压力的影响而沿着周向和轴向扩散，形成了类似螺旋线的流动轨迹；在沟槽数量为4、6、8的轴承中，4沟槽轴承内部的第二润滑剂扩散速度最快，且开始泄漏时间也最晚；相对于平面型和凸面型板条轴承，凹面型板条轴承的内部会有更多的第二润滑剂存留在板条表面，且由于凹面型板条具有“蓄水池功能”其泄漏速度最小。研究结果可为苛刻工况下水润滑轴承的优化设计提供参考。

• 考虑热效应的螺旋槽径向气体轴承承载特性

  申智伟，殷玉枫，袁月茹，张岩，刘波

  为探究热效应对螺旋槽径向气体轴承稳态承载特性的影响，通过有效黏度耦合Reynolds方程与能量方程，采用有限差分法同步迭代求解Reynolds方程、能量方程及热传导方程，构建热效应作用下的螺旋槽径向气体轴承润滑理论模型，分析螺旋槽几何参数对热态承载特性的影响机制。结果表明：摩擦热导致气膜温度升高，引起气体黏度增大，进而提升轴承承载能力；转速和偏心率对轴承温度特性有很大影响，转速和偏心率越大，热效应对承载力的影响也越大；偏心率一定时，随着螺旋槽槽深比和槽宽比的增大，承载力先增大后减小，并分别在槽深比2.3和槽宽比0.5处达到峰值；且在槽深比2.3和槽宽比0.5附近，热效应对承载力的影响最显著，相较于等温工况，在偏心率0.8下承载力分别提升了5.8 N和6 N；偏心率一定时，随着螺旋槽螺旋角的增加，承载能力显著下降，且螺旋角越小，热效应对承载力的影响越显著，如在螺旋角30°、偏心率0.8工况下，考虑热效应时的承载力相比等温下提升近8 N；不同槽长比条件下，热效应对承载力的影响不显著。

• 小半径曲线钢轨润滑对车辆动力学性能的影响

  刘增华，温炳光，李林，李伟，温泽峰

  润滑是减缓小半径曲线轮轨磨耗的重要手段。润滑除影响轮轨磨耗外，还会对车辆动力学行为产生较大影响。建立直线电机地铁车辆多刚体动力学模型，考虑不同轮轨实测型面匹配，研究内轨轨顶润滑、外轨轨侧润滑以及同时施加轨顶和轨侧润滑3种润滑方式对小半径曲线车辆动力学性能的影响。结果表明：仅施加轨侧润滑会导致脱轨系数以及轮轨横向力增大，但运行安全性指标均满足标准限值要求；考虑不同轮轨实测型面组合，轨侧摩擦因数由0.4降低到0.2时，脱轨系数平均增大幅值约为0.125，外轨磨耗数幅值显著降低，降幅达35.4%；施加内轨轨顶润滑，除可减缓内轨磨耗外，还可显著降低脱轨系数和轮轨横向力幅值；同时施加外轨轨侧润滑和内轨轨顶润滑，可在不影响车辆通过小半径曲线轮轨安全性能的前提下，大大降低内外轨的磨耗数；相较于仅施加轨侧润滑，内外轨同时施加润滑的减磨效果更为明显；磨耗车轮与磨耗钢轨廓形匹配时，轮轨接触特性变差，车辆曲线通过的脱轨系数、轮轨横向力和外轨磨耗数明显更大。实际运营过程中小半径曲线段轮轨建议采用外轨轨侧润滑和内轨轨顶润滑相结合的润滑方式，以减轻轮轨磨耗和提高车辆通过小半径曲线时的安全性。

• 热变形下气悬浮压缩机轴承静特性

  李远东，王子龙，左玉庆，刘广彬

  气悬浮压缩机的紧凑结构使其散热环境较为恶劣，且轴承与电机主轴之间的间隙较小，导致电机主轴的温度变化所造成的微小变形会对轴承的运行特性产生较大影响，甚至影响制冷系统的稳定性。考虑变工况下电机主轴和气悬浮轴承的变形，建立气悬浮制冷系统及电机主轴和轴承的模型，数值分析电机主轴变形对轴承静特性的影响。结果表明：随冷凝温度由33 ℃升高至37 ℃，气悬浮径向、止推轴承平均间隙相较未变形时减小3.8%、6.3%；在相同工况下，变形后左侧径向轴承承载力由127.60 N提高至152.54 N，右侧径向轴承承载力则由127.57 N提高至152.49 N，止推轴承承载力由132.44 N提高至159.38 N；变形情况下气悬浮轴承耗气量由17.40 g/s提高至20.08 g/s，且热变形导致耗气量最大值与最小值相较未变形时分别降低1.91%和1.03%。

• 考虑轴颈倾斜的船用滑动轴承润滑性能分析

  李季洋，敖雷，崔凯歌，李响，李佳帅

  轴颈倾斜影响油膜形成、油膜压力和温度分布以及承载能力，且在高速、重载以及高温等极端工况下影响尤为明显。考虑轴颈倾斜度对船用滑动轴承润滑性能的影响，借助液体动压滑动轴承试验台，分析不同轴颈倾斜度下表面方向参数、表面粗糙度、热效应对船用滑动轴承润滑性能的综合影响。研究表明：随着轴颈倾斜度的增大，船用滑动轴承所承受的最大油膜压力、最高油膜温度以及承载力均呈现出明显增长趋势，但摩擦功耗变化不明显；随着轴颈倾斜度的增大，表面方向参数对如最大油膜压力等湍流润滑性能参数的影响逐渐增强，最大油膜压力和最高油膜温度受表面粗糙度的影响也越来越大；与无热效应相比，考虑热效应的轴承在最大油膜压力、最高油膜温度、承载力和摩擦功耗等方面均存在显著差异。研究结果为船用滑动轴承的优化设计提供理论依据。

• 基于流固耦合的帽式密封结构优化设计

  胡翔宇，陈相竹，杨少维，谷友泉，郭飞

  帽式密封作为一种用于低速低压工况下的密封件，具有低摩擦特性、良好的双侧密封能力及较长的使用寿命等优势。在往复运动应用中，其结构设计直接影响密封性能的稳定性与可靠性。为进一步提高密封寿命与工况适应性，针对帽式组合密封的结构设计与性能优化展开研究。建立瞬态混合润滑模型，通过求解瞬态雷诺方程，综合考虑流体力学、宏观固体力学、表面微观接触力学等多物理过程之间的耦合关系，定量预测整个往复过程密封系统的泄漏率、摩擦力等衡量密封性能的关键参数；通过正交试验对结构进行优化，确定了对泄漏率与摩擦力影响程度最大的因素为O形圈线径、帽式密封环外径、帽式密封环厚度和沟槽内径。针对0.2~0.5 MPa变压力工况及平均速度15 mm/s工况下的帽式组合密封进行分析，获得多目标优化下密封圈的最优尺寸；分别针对泄漏率与摩擦力进行优化后，得到最小泄漏率为-0.305 2 mL/h与最小平均摩擦力为65.477 9 N的帽式密封结构尺寸参数。

• 矩形凹槽阵列结构盘式制动器的热-力耦合分析

  邸娟，张洪飞，范智航，姬俊，彭超义

  为研究盘式制动器表面凹槽结构对制动过程中温度场和应力场的影响，分别建立光滑型和带有凹槽有序结构的盘式制动器有限元模型，基于显式动力学算法ABAQUS/explicit，分析不同槽宽、槽深等凹槽结构参数对盘式制动器表面的制动温度和等效应力的影响规律。结果表明：当凹槽深度一定时，随着凹槽宽度的增加，凹槽制动盘的散热效果呈现先增强后减弱的趋势；当凹槽宽度一定时，随着凹槽深度的增加，凹槽制动盘的散热效果也呈现先增强后减弱的趋势；特别是当凹槽宽度及深度均为6 mm时，制动盘表面结构温度和等效应力均低于光滑制动盘，降温效果最好，有利于制动性能的提升。

• 基于多参数耦合的液压机V形组合密封优化设计

  高仕恒，索双富，高建辉，王海平，王跃民

  V形组合密封因其结构的高复杂性，给有限元仿真的收敛性带来了严峻挑战，而复杂多变的接触条件和材料的大变形特性，对仿真结果的精度和可靠性也造成了显著影响。V形组合密封由于结构的高度复杂性，对有限元仿真的收敛性提出了严峻挑战，同时因接触条件的复杂性和材料的大变形特性，显著影响仿真结果的精度与可靠性。针对大型液压机主油缸中的关键密封元件——V形组合密封圈，通过构建精细的有限元模型探究密封件在高压工况下的应力分布与受力特性，通过正交试验设计，研究密封宽度、唇高、唇口厚度、唇口夹角等关键结构参数对最大接触应力及接触宽度的影响规律。分析结果显示，唇口夹角、唇口厚度及V形密封内外夹角对接触应力有显著影响，而唇口夹角与V形密封内夹角对接触宽度尤为关键。鉴于较大的接触应力与宽度可增强密封性能。基于极差与方差分析，提出2种优化结构方案，并引入抱轴力作为综合性能指标，对优化结构进行有限元验证，发现以增大接触宽度为目标的优化策略更为有效地提升了密封性能与使用寿命，为V形组合密封的设计优化提供了理论依据与实践指导。

• 无进油工况下航空发动机主轴轴承抗冲击特性

  李泽朝，张浩，解忠良，张昊，韩旭，高文君

  为探究航空发动机轴承在极端工况下的轴承抗冲击性能，使用Ansys针对航空发动机主轴轴承的模态和抗冲击特性展开研究，提出一种仿莲藕型空心内冷外圈结构，构建空心内冷的主轴轴承动力学模型，研究抗冲击性能与参数（冲击方向、 空心通道数目、单位置和多位置）之间的关系，阐明边界条件对抗冲击性能的影响机制。结果表明：由于轴承为对称结构，所以轴承的模态振型会成对出现；要避免外界激励频率在1 650 Hz左右，防止轴承各部件出现共振现象；轴承外圈无进油时，冲击方向和空心通道数目的改变对轴承外圈变形的影响比较大；含空心通道的外圈应力集中区域会相对于实心外圈发生变化；不同空心通道数目的变化对轴承外圈阻尼的影响很小；双方向冲击以及四方向冲击比单位置冲击对轴承外圈变形的影响大。

• 嵌段式己内酯-环氧丙烷改性偏苯三甲酸酯纳米润滑油制备及性能

  管述哲，刘宣池，沈天齐

  针对偏苯三甲酸酯（TMT）基础油黏度指数低的问题，采用嵌段聚合物来改善其黏温性能。设计嵌段聚合物两步原位合成路线：首先以钛酸四丁酯（TBT）引发ε-己内酯与环氧丙烷开环共聚，合成了四臂星型P(CL-PO)-Ti7中间体；随后对中间体进行酸性水解得到羟基封端L-P(CL-PO)，并同步析出了30~40 nm混晶TiO2（副产物）。将L-P(CL-PO)与TMA酯化反应制得了嵌段改性TMT，其黏度指数达105~121，较TMT提升12倍以上。将副产物纳米TiO2分散于改性TMT中，考察其分散性能和摩擦学性能。结果表明，纳米TiO2在TMT中分散性能较好，30天无沉降；纳米TiO2质量分数为0.10%时改性TMT基础油摩擦学性能最优，可使钢球磨斑直径降低13.1%，摩擦因数降低41.6%。FTIR、TG、MS证实嵌段结构成功引入，SEM/XRD显示TiO2表面接枝P(CL-PO)长链，赋予其油相分散稳定性。研究为酯类基础油的高性能化与副产高值利用提供了同步解决方案。

• 基于双向流固耦合的采油螺杆泵密封性能与结构参数优化

  叶卫东，汪旭，宋玉杰，郭玉庆，张维良，傅青云

  采油螺杆泵的密封性能直接决定其举升效率，然而传统水力试验难以揭示其内部结构参数的影响机制。为此，提出采用双向流固耦合数值模拟方法，探究结构参数对采油螺杆泵密封性能的影响规律。以GLB800-14型号螺杆泵为研究对象，建立双向流固耦合三维模型，采用层流模型模拟高黏度介质在微小间隙的流动，利用系统耦合器实现流体压力与橡胶变形的双向流固耦合，获得工作状态下流场与结构场的相互作用，从而精确捕捉工作状态下橡胶定子的变形与泄漏流场的相互作用机制。研究结果表明：在保证排量相同情况下，增大转子直径能减少泄漏量，增大定子导程会使泄漏量增加，增大偏心距能降低泄漏量；3个影响因素中，转子直径和定子导程影响显著，偏心距影响较小。基于上述规律，提出优化方案为增大转子直径至66 mm、减小定子导程至371.7 mm、减小偏心距至7.73 mm。对比优化前后双向流固耦合仿真结果表明，优化后的模型其橡胶定子变形区域显著减小，泄漏量相比原始模型降低了11%，有效提升了螺杆泵的容积效率。研究结果为螺杆泵的结构性优化与性能提升提供了理论依据和实践方案。

• 基于商空间的法兰金属密封垫片设计与优化

  周先军，于富豪，薛阳帆，黄志强，赵正阳

  金属密封垫片在高压、高温及强腐蚀介质的法兰连接中得到了广泛应用。随着法兰连接系统工况条件的日益复杂化，对高适用性新型金属垫片的需求显著增加，为此提出基于商空间的新型金属密封垫片的系统化设计方法。基于金属密封机制、法兰密封性能及垫片机械性能影响因素，以商空间理论为依托，建立密封垫片的结构-功能数据库。通过结构规则和属性规则的聚类方法，结合熵权法，构建金属密封垫片的通用结构设计模型。将该设计理论应用于垫片结构设计，提出垫片结构设计方法。针对工作温度200 ℃、介质压力10 MPa工况和凹凸面法兰密封面，运用设计系统进行优化设计，优选出新型V-V形金属密封垫片。采用ANSYS有限元分析软件，结合响应面法，以接触应力、等效应力及压缩回弹率为优化指标，对V-V形垫片进行结构参数优化。对优化后的V-V形垫片进行压缩回弹性能与密封性能试验，结果验证了该设计方法的可靠性。

• 管内负载润滑剂的碳纳米管钻削时的润滑机制

  王春生，丁云鹏，顾凯文，刘鑫，关集俱

  钻孔加工时切削液难以有效渗入加工区域起润滑作用，易导致各种加工质量问题。为此，提出一种以管内负载氨基硫代酯极压剂（T323）的碳纳米管复合物（CNTs@T323）为添加剂的新型纳米流体切削液。利用液相湿化学法制备CNTs@T323，将CNTs@T323作为添加剂制备切削液并开展钻削45钢的试验，研究CNTs@T323添加量和钻削条件对钻削扭矩、钻削温度、钻头磨损和孔壁粗糙度的影响，揭示钻孔时CNTs@T323释放T323的过程及所形成润滑层的成分与特性。结果表明：约22.9%的碳纳米管（CNTs）内负载了T323润滑剂，与CNTs相比，CNTs@T323所制备的纳米流体具有更好的分散稳定性、传热性能、润湿性能和摩擦性能；与传统乳化液相比，微量润滑（MQL）条件下利用CNTs@T323切削液加工时的钻削扭矩、钻削温度、内孔粗糙度值和钻头磨损量分别降低约25%、22%、23%和37%。对钻头切削刃的表面分析表明，CNTs@T323在钻削时释放T323并形成了复合型润滑膜，起到了良好的润滑作用。因此，CNTs@T323在钻孔时可释放T323至钻削区起到强化润滑的作用，同时纳米流体还能增强传热作用。

• 直齿轮混合弹流润滑下磨损数值分析

  雷寰兴，肖文凯，陈思雨，高景涛

  齿轮磨损会使得齿轮的齿面发生变化，影响齿轮副的啮合特性，同时会对齿轮的使用寿命、动态特性等造成严重的影响。建立直齿轮的混合弹流润滑磨损模型，研究直齿轮在混合弹流润滑情况下不同主动轮转速、表面粗糙度、输入转矩下的齿面磨损情况与齿面的摩擦因数，并分析不同工况下的中心油膜厚度、齿面闪温、微凸体承载占比、摩擦因数的变化。结果表明：齿轮啮合中齿面磨损量最大的位置为主动轮齿根，且从齿轮的齿根到齿顶区域，齿面的磨损量先减小后增大，在单双齿啮合区交替处存在突变，节点处理论磨损量最小其值为0；齿轮的摩擦因数随齿轮转速的增大而减小，随表面粗糙度的增大而增大，而受转矩的影响不大，而齿轮的齿面温度随齿轮转速、表面粗糙度、齿轮负载的增大而增大；在一定范围内，齿轮的磨损寿命随着主动轮转速的增大而增大，而随着表面粗糙度和输入转矩的增大而降低，且受表面粗糙度和转矩的影响较大。因此，在一定范围内适当提高齿轮转速、降低齿面粗糙度、减小输入转矩可以提高齿轮的磨损寿命；同时提高齿轮的转速、降低齿面粗糙度可以减小齿轮在混合弹流润滑下的摩擦因数。

• 冷却工艺对锂基润滑脂微观结构与流变行为的影响

  谢祖民，程型国，沈毅，陈标，吴骋，曹森科，曹源清，崔菊婉，吴强

  为提升锂基润滑脂综合性能并指导其工艺优化，以十二羟基硬脂酸锂稠化的锂基润滑脂为研究对象，探究稠化剂的3种初始相态（不熔融、半熔融和全熔融）与2种冷却工艺（直接冷却、冷油冷却）对锂基润滑脂微观形貌、理化性能及流变性能的影响规律。研究结果表明：稠化剂为不熔融初始相态下无法形成完整的稠化剂纤维网络，成脂能力差；半熔融初始相态下形成的纤维网络中存在稠化剂纤维聚集物，结构恢复至初始状态所需时间短；全熔融初始相态下形成的稠化剂纤维分散均匀，但结构恢复至初始状态所需时间较长，触变性不佳；直接冷却工艺制备的润滑脂，随冷却速率提高，稠化剂纤维直径减小、缠结程度提升，纤维网络致密，对基础油的束缚能力增强，但结构恢复能力有所减弱；采用冷油冷却工艺时，冷却阶段体系溶液中稠化剂纤维含量高，稠化剂纤维缠绕密实，在一定程度上优化了其结构稳定性。

• 模具用铜合金干摩擦磨损性能研究

  赵泽翔，王海强，赵京涛，王洋洋，聂焱，于翠香，高新芳，毕召刚

  研究实际工况下轮胎活络模具用铜合金材料的摩擦磨损性能，为合理选择轮胎活络模具的摩擦副提供指导。模拟轮胎活络模具实际摩擦工况，使用氮化的40Cr合金钢分别与C95400、PBC2B、HBSC4三种常用铜合金材料配副，在干摩擦条件下对比研究3组摩擦副的摩擦学性能，通过分析试样磨损表面以及磨屑的形貌和成分，探究铜合金材料的摩擦磨损机制。结果表明：3组摩擦副中，铜合金材料的平均摩擦因数由大到小排序为C95400、PBC2B、HBSC4，磨损量由大到小排序为C95400、HBSC4、PBC2B，其中PBC2B磨损轻微，磨损厚度仅为0.008 mm；与PBC2B配副时40Cr合金钢磨损量最大，然后依次为与HBSC4和C95400配副，其中40Cr/C95400摩擦副中40Cr合金钢无磨损。在40Cr/C95400摩擦副中，C95400的磨损主要为黏着磨损，40Cr合金钢因有第三体层保护而未出现磨损；在40Cr/PBC2B摩擦副中，40Cr合金钢的磨损主要为磨粒磨损，PBC2B因有第三体层保护而磨损轻微；在 40Cr/HBSC4摩擦副中，40Cr合金钢和HBSC4的磨损均为磨粒磨损。综合摩擦副的磨损情况，在轮胎活络模具实际工况下，选择HBSC4铜合金材料与氮化的40Cr合金钢配副时，综合摩擦性能最优异。

• 基于阻塞型式的密封技术类型划分研究与探讨

  胡琼，王泽，何一鸣，王衍，陈妙妙，李德才，丁志浩

  密封技术属于工程装备领域的核心技术，密封产品一直是化工、核能、航天及军工等领域不可或缺的重要基础零部件。系统介绍密封技术的产生背景、发展及演化特点，并依据阻塞型式对密封类型和划分依据进行重新定义，进一步从阻塞型式的角度阐述密封学的概念及其研究意义；综述固相介质阻塞型式和流体介质阻塞型式（如流体动静压、泵送、能量耗损和自冲击等阻塞型式）的现状，分析我国与世界密封技术先进发达国家在研究水平和新产品开发能力上的差距，并就我国未来密封领域研究的重点提出若干建议。冲击介质阻塞型式的密封技术是最新提出的先进密封形式，同时兼具零磨损、结构简单和高效、稳定等特点，极具吸引力。以自冲击密封为代表的冲击阻塞型式的密封技术有助于改善现有密封技术高工况适应能力弱、系统复杂、稳定性差等传统难题，研发工业用自冲击密封、建立冲击阻塞型式系列密封结构将是密封领域的技术革新和理论拓展。