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赵利民1周前
摩擦力的重要性 摩擦学是一门研究相对运动相互作用表面的科学与技术,涉及摩擦、磨损和润滑三大核心问题。它是一门高度交叉学科,融合了物理学、化学、材料科学、机械工程和表面工程等多个领域的知识。 1. 核心地位与定义 · 核心地位:摩擦学对于几乎所有运动机械系统都至关重要。据统计,全球约1/3至1/2的能源消耗源于摩擦,而约80%的机械失效与磨损相关。因此,优化摩擦学性能可以极大提升能源效率、可靠性和设备寿命。 · 经典定义(源自1966年英国《朱尔报告》):“摩擦学是研究作相对运动的相互作用表面及其有关实践的科学与技术。” 2. 研究范围 不仅限于传统机械,其应用已扩展至: · 微/纳米尺度:如MEMS/NEMS器件、原子力显微镜探针。 · 生物系统:如关节润滑、牙齿磨损。 · 极端环境:航空航天、深海装备、高温核反应堆。 · 新兴领域:磁盘磁头、人工关节、智能制造。 3. 核心研究内容 a. 摩擦 · 定义:阻碍两接触表面相对运动的力。 · 机理:主要源于表面微凸体的粘着效应(分子吸引力)和变形效应(犁沟作用)。经典定律(如阿蒙顿-库仑定律)在一定条件下成立,但在微观和复杂环境下常出现偏差。 · 关键参数:摩擦系数,受材料、表面形貌、环境、载荷等因素影响。 b. 磨损 · 定义:材料表面因相对运动而导致的材料逐渐损失或转移。 · 主要类型: · 粘着磨损:接触点粘着剪切导致材料转移。 · 磨粒磨损:硬颗粒或粗糙表面犁削软材料。 · 疲劳磨损:循环载荷导致表面或亚表面裂纹扩展(如点蚀)。 · 腐蚀磨损:化学/电化学腐蚀与机械作用的协同效应。 · 研究目标:预测磨损率、延长寿命、发展耐磨材料与涂层。 c. 润滑 · 目的:在相对运动表面间引入润滑介质,以降低摩擦、减少磨损。 · 状态分类: · 流体动压润滑:依靠表面相对运动形成承载油膜(如滑动轴承)。 · 弹性流体动压润滑:高应力接触区(如齿轮、滚动轴承)中考虑材料弹性变形与润滑油粘度变化。 · 边界润滑:极薄润滑膜下,表面特性与润滑剂化学性质起主导作用。 · 固体润滑:使用石墨、二硫化钼、聚合物等固体材料润滑。 · 先进润滑剂:包括高性能合成油、添加剂(抗磨、极压)、离子液体等。#摩擦#磨损#润滑#机械#科普@抖音创作小助手 @抖音媒体内容优推官 @在抖音学习 #机械
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