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1. 研究目的与意义

通过实验研究来确认表面粗糙度对织构化表面磨合性能有什么样的影响，通过摩擦学试验开展不同粗糙度条件下织构化摩擦表面的摩擦系数、磨合时间及摩擦温度等有什么样的变化规律。而且有研究表明：粗糙度对表面织构摩擦系数随速度增加而降低的特性没有影响。

如今社会的高速发展，对节能、环保和经济方面都有很高的期望，如果能够选择最优表面粗糙度参数，无疑对降低成本、提高效益具有重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

磨合是一种有意安排的磨损过程。机械零件的磨损过程一般包括磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。这是由于摩擦副表面微观凹凸不平，开始时实际接触面积很小,接触应力很大。在磨合过程中,较软的零件表面材料发生塑性流动，使接触面积扩大并出现加工硬化层。对于较硬材料，高的微凸体被磨去，表面逐渐变得平坦而使接触面积增加。这些变化使以后的磨损率减小而达到磨合目的。磨合应由轻到重缓慢加载，并保持润滑油的清洁，防止磨屑进入摩擦面而造成剧烈的磨损和发热。在磨合过程中须严密注意运转情况（听声、测温等）。磨合结束后应仔细清洗并换用新的润滑油。

表面织构化作为1种可以显著提高表面摩擦学性能的方法已得到国内外科学技术工作者的广泛关注。

在微／纳器件表面构筑一定形状和密度的织构可以减小摩擦对偶的接触面积，增强表面的疏水性，从而大大降低了表面的黏着力和摩擦力。1991年ranjan等在计算机硬盘的起动停止区采用激光技术加工了由直径20m，深10nm左右的凹坑组成的点阵，成功地降低了盘片与磁头的吸附力，减小了摩擦，延长了使用寿命．suh等在磁头或磁盘表面制造微小隆起或凹陷状织构以增加接触表面的粗糙度，结果表明织构化处理可以有效减小磁头与磁盘表面之间的真实接触面积，从而降低了摩擦和黏着力。tan等也在硬盘片上制备了织构图案，结果表明：相对于传统的设计，织构化处理后硬盘片表现出低黏着、长耐磨寿命、减轻了润滑剂分解、降低了滑行倾斜和失败的发生可能性。zou等用旋涂的方法在光滑的硅表面制备了胶体氧化硅球纳米织构表面，用2种曲率半径的金刚石针尖测定了织构表面的摩擦和黏着性质．结果显示：与非织构表面相比，用100m的金刚石针尖测定的织构表面的黏着力和摩擦力分别减少了98％和88％。这主要是由于织构化处理后，表面与金刚石针尖的真实接触面积减小了。he等用纳米压入一划痕研究了表面织构对pdms弹性体在宏观和微观尺度下摩擦性质的影响。结果发现：织构化的表面摩擦系数远远低于非织构化表面，宏观尺度下约减小59％，微观尺度下减小38％。摩擦系数的降低归结于接触面积的减小。沟槽状织构在不同的滑动方向下测定的摩擦系数表现出各向异性的特点。bhushan等也发现通过改变微／纳米尺度的粗糙度可以获得超疏水和低黏着的表面。m／nems在应用过程中要求低摩擦、低黏着．通过改变材料表面的拓扑形貌，如在表面设计特殊的纳米织构，黏着和摩擦问题就会得到控制，器件的寿命和稳定性将得到显著提高。marchetto等研究了具有平行沟槽状织构的硅片表面，其中原子力针尖被加工成一平台以便于表征织构化硅表面，研究发现：在分离力范围内，侧向力随载荷的增加线性增长，织构化表面的摩擦系数明显低于原始表面。他们又研究了上述表面和针尖之间在室温和180℃时大气和高真空环境下的黏着力和摩擦力。由于水分子弯月力的存在，未织构化的硅片表面在高真空条件下的摩擦系数相对于室温约低64％，而织构化表面在不同条件下的摩擦系数几无明显差别；同样，由于水层的存在，未织构化表面的黏着力大于织构化表面。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

本次任务的目的是完成织构化粗糙表面的磨合性能试验研究，主要涉及到通过摩擦学试验开展不同粗糙度条件下织构化摩擦表面的摩擦系数、磨合时间及摩擦温度等的变化规律研究。进而寻找特定磨合工况和织构参数条件下的最优表面粗糙度参数。

研究计划：

4. 研究创新点

同时考虑了表面织构和表面粗糙度对磨合性能的影响。