本書是《材料延壽與可持續發展》叢書之一。在讓讀者了解摩擦學和摩擦磨損的知識的基礎上，本書重點對耐磨設計的基本要求、要點、技術選擇、材料選用進行了深入淺出的闡述；富有創新意義的是，本書對新型摩擦學材料的原理、製備以及套用進行了系統的闡述。最後，本書還給出了實際套用中表面耐磨設計的實例。 本書對於機械設計、設備維護和維修，以及新型摩擦學材料開發的工程技術人員，是很有價值的參考圖書。
基本介紹
- 書名：表面耐磨損與摩擦學材料設計
- 出版社：化學工業出版社
- 頁數：266頁
- 開本：16
- 品牌：化學工業出版社
- 作者：高萬振 劉佐民
- 出版日期：2014年8月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7122205320
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,序言,
基本介紹
內容簡介
1 國家出版基金項目《材料延壽與可持續發展》叢書的分冊之一。
2 《表面耐磨損與摩擦學材料設計》旨在深入淺出地闡述材料摩擦學的基礎、耐摩擦設計的原則和方法，摩擦學材料的思路和實踐，是本書的創新點之一。
2 《表面耐磨損與摩擦學材料設計》旨在深入淺出地闡述材料摩擦學的基礎、耐摩擦設計的原則和方法，摩擦學材料的思路和實踐，是本書的創新點之一。
作者簡介
高萬振，武漢材料保護研究所，中國機械工程學會摩擦學分會副主任委員，中國機械工程學會表面工程分會副主任委員，研究員（前所長），目前主要從事新型摩擦學材料和高分子聚合物摩擦學研究。曾獲國家科技進步獎三等獎一次（1991），部級科技進步獎二等獎二次（1990，1997）和部級科技進步獎三等獎二次（1991，1999）。擁有三項國家發明專利。在本所創立了高分子聚合物摩擦學研究方向；作為項目負責人承擔過多項國家級科研項目。
圖書目錄
第1章緒論
1.1摩擦學科學及工程套用的重大意義/001
1.2摩擦學及摩擦學設計/003
1.2.1摩擦學定義/003
1.2.2摩擦學系統/004
1.2.3摩擦學設計的基本問題——摩擦副子系統設計/004
1.3基本摩擦學規律/006
1.3.1摩擦學第一公理——摩擦學行為是系統依賴的/006
1.3.2摩擦學第二公理——摩擦學元素的特性是時間依賴的/007
1.3.3摩擦學第三公理——摩擦學行為是多個學科行為之間強耦合的結果/008
參考文獻/009
第2章摩擦學基礎和摩擦副
2.1摩擦副子系統的結構與參數/010
2.1.1摩擦副子系統的基本結構/010
2.1.2摩擦副子系統的參數概述/011
2.1.3摩擦副的材料/015
2.1.4負荷集/016
2.1.5負荷持續時間/019
2.1.6接觸條件/020
2.2摩擦副中磨損造成損傷的機理和現象/041
2.2.1磨損造成損傷的基本類型/041
2.2.2黏著磨損/043
2.2.3磨料磨損/047
2.2.4疲勞磨損/049
2.2.5腐蝕磨損/053
2.2.6磨損過程的合成及微動磨損/056
2.2.7摩擦疲勞學關於磨損—疲勞損傷的概念/059
2.3磨損特性的描述與可靠性/071
2.3.1磨損率/071
2.3.2磨損表征/076
2.3.3可靠性/076參考文獻/079
第3章摩擦副匹配設計必須考慮的基本問題
3.1摩擦磨損過程的通則/081
3.2抗剪強度梯度法則和外摩擦/082
3.3磨合和平衡粗糙度/083參考文獻/087
第4章摩擦副表面耐磨損設計的基本要求
4.1耐磨損表面保護的基本模型/088
4.2耐黏著磨損表面保護的基本要求/090
4.3耐磨料磨損表面保護的基本要求/092
4.4耐疲勞磨損表面保護的基本要求/094
4.5耐腐蝕磨損表面保護的基本要求/095
4.6主要耐磨表面保護技術類型/096
參考文獻/098
第5章摩擦副表面耐磨損設計要點
5.1黏著磨損條件下服役的摩擦副/099
5.1.1影響黏著磨損行為的因素/099
5.1.2提高抗黏著磨損能力的措施/109
5.2磨料磨損條件下服役的摩擦副/114
5.2.1影響磨料磨損行為的因素/114
5.2.2提高抗磨料磨損能力的措施/124
5.3疲勞磨損條件下服役的摩擦副/132
5.3.1影響疲勞磨損行為的因素/132
5.3.2提高抗疲勞磨損能力的措施/135
5.4腐蝕磨損條件下服役的摩擦副/136
5.4.1影響腐蝕磨損行為的因素/136
5.4.2提高抗腐蝕磨損能力的措施/141
5.5常用摩擦副子系統中出現的磨損機理及常用摩擦學材料的選用/142
參考文獻/144
第6章耐磨表面工程技術的選用
6.1選用的基本原則/145
6.2摩擦學系統分析/147
6.3表面保護覆層類型的確定/154
6.3.1表面保護覆層類型選擇專家系統的結構/154
6.3.2類型選擇算法的說明/156
6.4表面保護覆層類型的評價/170
6.4.1技術性評價/170
6.4.2經濟性評價/172
6.4.3表面保護覆層的磨損特徵值匯集/173
6.5套用實例/183參考文獻/189
第7章新型摩擦學材料設計實例
7.1摩擦學材料的定義/190
7.2具有自身選擇性轉移效應的改性超高分子量聚乙烯/193
7.2.1選擇性轉移的概念/193
7.2.2具有自身選擇性轉移效應的改性超高分子量聚乙烯的設計思路/193
7.2.3Schiff鹼銅絡合物+甘油—聚乙烯微膠囊改性超高分子量聚乙烯的製備和表征/195
7.2.4Schiff鹼銅絡合物+甘油—聚乙烯微膠囊改性超高分子量聚乙烯的自身選擇性轉移效應/197
7.3高溫發汗自潤滑複合材料/207
7.3.1仿生潤滑及高溫發汗自潤滑概念/207
7.3.2高溫發汗自潤滑複合材料基體結構形態仿生設計及其表征模型/209
7.3.3高溫發汗自潤滑複合材料基體成型機理及其工藝設計/211
7.3.4多元固體潤滑體設計/216
7.3.5多元固體潤滑體熔滲複合工藝設計/222
7.3.6高溫發汗自潤滑複合材料的摩擦學特性/224
7.3.7高溫發汗自潤滑複合材料的工程套用/228參考文獻/230
第8章典型摩擦副摩擦學失效分析及防護工程實例
8.1國產125MWKaplan水輪發電機樞軸/銅瓦摩擦副/233
8.1.1樞軸/銅瓦摩擦學系統結構和摩擦學負荷集/233
8.1.2樞軸/銅瓦摩擦副失效分析/235
8.1.3用摩擦疲勞學觀點分析樞軸/銅瓦損傷現象/237
8.1.4樞軸/銅瓦摩擦副維修和防護方案探討/240
8.2國產125MWKaplan水輪發電機轉子磁軛/磁極鐵芯摩擦副/242
8.2.1水輪發電機轉子結構及其磁軛/磁極鐵芯配副/242
8.2.2轉子磁軛/磁極鐵芯摩擦學系統結構和摩擦學負荷集/244
8.2.3轉子磁軛/磁極鐵芯失效分析/245
8.2.4轉子磁軛/磁極鐵芯損傷表面維修和防護方案建議/252
參考文獻/258
索引
1.1摩擦學科學及工程套用的重大意義/001
1.2摩擦學及摩擦學設計/003
1.2.1摩擦學定義/003
1.2.2摩擦學系統/004
1.2.3摩擦學設計的基本問題——摩擦副子系統設計/004
1.3基本摩擦學規律/006
1.3.1摩擦學第一公理——摩擦學行為是系統依賴的/006
1.3.2摩擦學第二公理——摩擦學元素的特性是時間依賴的/007
1.3.3摩擦學第三公理——摩擦學行為是多個學科行為之間強耦合的結果/008
參考文獻/009
第2章摩擦學基礎和摩擦副
2.1摩擦副子系統的結構與參數/010
2.1.1摩擦副子系統的基本結構/010
2.1.2摩擦副子系統的參數概述/011
2.1.3摩擦副的材料/015
2.1.4負荷集/016
2.1.5負荷持續時間/019
2.1.6接觸條件/020
2.2摩擦副中磨損造成損傷的機理和現象/041
2.2.1磨損造成損傷的基本類型/041
2.2.2黏著磨損/043
2.2.3磨料磨損/047
2.2.4疲勞磨損/049
2.2.5腐蝕磨損/053
2.2.6磨損過程的合成及微動磨損/056
2.2.7摩擦疲勞學關於磨損—疲勞損傷的概念/059
2.3磨損特性的描述與可靠性/071
2.3.1磨損率/071
2.3.2磨損表征/076
2.3.3可靠性/076參考文獻/079
第3章摩擦副匹配設計必須考慮的基本問題
3.1摩擦磨損過程的通則/081
3.2抗剪強度梯度法則和外摩擦/082
3.3磨合和平衡粗糙度/083參考文獻/087
第4章摩擦副表面耐磨損設計的基本要求
4.1耐磨損表面保護的基本模型/088
4.2耐黏著磨損表面保護的基本要求/090
4.3耐磨料磨損表面保護的基本要求/092
4.4耐疲勞磨損表面保護的基本要求/094
4.5耐腐蝕磨損表面保護的基本要求/095
4.6主要耐磨表面保護技術類型/096
參考文獻/098
第5章摩擦副表面耐磨損設計要點
5.1黏著磨損條件下服役的摩擦副/099
5.1.1影響黏著磨損行為的因素/099
5.1.2提高抗黏著磨損能力的措施/109
5.2磨料磨損條件下服役的摩擦副/114
5.2.1影響磨料磨損行為的因素/114
5.2.2提高抗磨料磨損能力的措施/124
5.3疲勞磨損條件下服役的摩擦副/132
5.3.1影響疲勞磨損行為的因素/132
5.3.2提高抗疲勞磨損能力的措施/135
5.4腐蝕磨損條件下服役的摩擦副/136
5.4.1影響腐蝕磨損行為的因素/136
5.4.2提高抗腐蝕磨損能力的措施/141
5.5常用摩擦副子系統中出現的磨損機理及常用摩擦學材料的選用/142
參考文獻/144
第6章耐磨表面工程技術的選用
6.1選用的基本原則/145
6.2摩擦學系統分析/147
6.3表面保護覆層類型的確定/154
6.3.1表面保護覆層類型選擇專家系統的結構/154
6.3.2類型選擇算法的說明/156
6.4表面保護覆層類型的評價/170
6.4.1技術性評價/170
6.4.2經濟性評價/172
6.4.3表面保護覆層的磨損特徵值匯集/173
6.5套用實例/183參考文獻/189
第7章新型摩擦學材料設計實例
7.1摩擦學材料的定義/190
7.2具有自身選擇性轉移效應的改性超高分子量聚乙烯/193
7.2.1選擇性轉移的概念/193
7.2.2具有自身選擇性轉移效應的改性超高分子量聚乙烯的設計思路/193
7.2.3Schiff鹼銅絡合物+甘油—聚乙烯微膠囊改性超高分子量聚乙烯的製備和表征/195
7.2.4Schiff鹼銅絡合物+甘油—聚乙烯微膠囊改性超高分子量聚乙烯的自身選擇性轉移效應/197
7.3高溫發汗自潤滑複合材料/207
7.3.1仿生潤滑及高溫發汗自潤滑概念/207
7.3.2高溫發汗自潤滑複合材料基體結構形態仿生設計及其表征模型/209
7.3.3高溫發汗自潤滑複合材料基體成型機理及其工藝設計/211
7.3.4多元固體潤滑體設計/216
7.3.5多元固體潤滑體熔滲複合工藝設計/222
7.3.6高溫發汗自潤滑複合材料的摩擦學特性/224
7.3.7高溫發汗自潤滑複合材料的工程套用/228參考文獻/230
第8章典型摩擦副摩擦學失效分析及防護工程實例
8.1國產125MWKaplan水輪發電機樞軸/銅瓦摩擦副/233
8.1.1樞軸/銅瓦摩擦學系統結構和摩擦學負荷集/233
8.1.2樞軸/銅瓦摩擦副失效分析/235
8.1.3用摩擦疲勞學觀點分析樞軸/銅瓦損傷現象/237
8.1.4樞軸/銅瓦摩擦副維修和防護方案探討/240
8.2國產125MWKaplan水輪發電機轉子磁軛/磁極鐵芯摩擦副/242
8.2.1水輪發電機轉子結構及其磁軛/磁極鐵芯配副/242
8.2.2轉子磁軛/磁極鐵芯摩擦學系統結構和摩擦學負荷集/244
8.2.3轉子磁軛/磁極鐵芯失效分析/245
8.2.4轉子磁軛/磁極鐵芯損傷表面維修和防護方案建議/252
參考文獻/258
索引
序言
在遠古人類處於採獵時代，依賴自然，聽天由命；公元前一萬年開始，人類經歷了漫長的石器時代，五千多年前進入青銅器時代，三千多年前進入鐵器時代，出現了農業文明，他們砍伐森林、種植稻麥、馴養豬狗，改造自然，進入農牧經濟時代。18世紀，發明蒸汽機車、輪船、汽車、飛機，先進的人類追求奢侈的生活、貪婪地挖掘地球、瘋狂地掠奪資源、嚴重地污染環境，美其名曰人類征服自然，而實際是破壞自然，從地區性的傷害發展到全球性的災難，人類發現在無休止、不理智、不文明地追求享受的同時在給自己挖掘墳墓。
人類終於驚醒了，1987年世界環境及發展委員會發表的《布特蘭報告書》確定人類應該保護環境、善待自然，提出了“可持續發展戰略”，表達了人類應該清醒地、理智地、文明地處理好人與自然關係的大問題，指出“既滿足當代人的需求，又不對後代人滿足其需求的能力構成危害的發展”，稱之為可持續發展。其核心思想是“人類應協調人口、資源、環境與發展之間的相互關係，在不損害他人和後代利益的前提下追求發展。”
這實際上是涉及到我們人類所賴以生存的地球如何既滿足人類不斷發展的需求，又不被破壞、不被毀滅這樣的大問題；涉及到人口的不斷增長、生活水平的不斷提高、資源的不斷消耗、環境的不斷惡化；涉及礦產資源的不斷耗竭、不可再生能源資源的不斷耗費、水力資源的污染、土地資源的破壞、空氣品質的不斷惡化等重大問題。
在“可持續發展”戰略中，材料是關鍵，材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，是人類社會進步的標誌和里程碑，是社會不斷進步的先導、是可持續發展的支柱。如果不斷發現新礦藏，不斷研究出新材料，不斷延長材料的使用壽命，不斷實施材料的再製造、再循環、再利用，那么這根支柱是牢靠的、堅強的、是能夠維護人類可持續發展的！
在我國,已經積累了許許多多預防和控制材料提前失效（其因素主要是腐蝕、摩擦磨損磨蝕、疲勞與腐蝕疲勞）的理論、原則、技術和措施，需要匯總和提供套用，《材料延壽與可持續發展》叢書以多個專題力求解決這一課題項目。有一部分專題闡述了材料失效原理和過程，另一部分涉及工程領域，結合我國已積累的材料失效的案例和經驗，更深入系統地闡述預防和控制材料提前失效的理論、原則、技術和措施。叢書總編輯委員會前後花費五年的時間，將分散在全國各個研究院所、工廠、院校的研究成果經過精心分析研究、匯聚成一套系列叢書，這是一項研究成果、是一套高級科普叢書、是一套繼續教育實用教材。希望對我國各個工業部門的設計、製造、使用、維護、維修和管理人員會有所啟示、有所參考、有所貢獻；希望對提高全民素質有所裨益、對國家各級公務員有所參考。
我國正處於高速發展階段，製造業由大變強，材料的合理選擇和使用，以達到裝備的高精度、長壽命、低成本的目的，這一趨勢應該受到廣泛的關注。
中國科學院院士
中國工程院院士 師昌緒
人類終於驚醒了，1987年世界環境及發展委員會發表的《布特蘭報告書》確定人類應該保護環境、善待自然，提出了“可持續發展戰略”，表達了人類應該清醒地、理智地、文明地處理好人與自然關係的大問題，指出“既滿足當代人的需求，又不對後代人滿足其需求的能力構成危害的發展”，稱之為可持續發展。其核心思想是“人類應協調人口、資源、環境與發展之間的相互關係，在不損害他人和後代利益的前提下追求發展。”
這實際上是涉及到我們人類所賴以生存的地球如何既滿足人類不斷發展的需求，又不被破壞、不被毀滅這樣的大問題；涉及到人口的不斷增長、生活水平的不斷提高、資源的不斷消耗、環境的不斷惡化；涉及礦產資源的不斷耗竭、不可再生能源資源的不斷耗費、水力資源的污染、土地資源的破壞、空氣品質的不斷惡化等重大問題。
在“可持續發展”戰略中，材料是關鍵，材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，是人類社會進步的標誌和里程碑，是社會不斷進步的先導、是可持續發展的支柱。如果不斷發現新礦藏，不斷研究出新材料，不斷延長材料的使用壽命，不斷實施材料的再製造、再循環、再利用，那么這根支柱是牢靠的、堅強的、是能夠維護人類可持續發展的！
在我國,已經積累了許許多多預防和控制材料提前失效（其因素主要是腐蝕、摩擦磨損磨蝕、疲勞與腐蝕疲勞）的理論、原則、技術和措施，需要匯總和提供套用，《材料延壽與可持續發展》叢書以多個專題力求解決這一課題項目。有一部分專題闡述了材料失效原理和過程，另一部分涉及工程領域，結合我國已積累的材料失效的案例和經驗，更深入系統地闡述預防和控制材料提前失效的理論、原則、技術和措施。叢書總編輯委員會前後花費五年的時間，將分散在全國各個研究院所、工廠、院校的研究成果經過精心分析研究、匯聚成一套系列叢書，這是一項研究成果、是一套高級科普叢書、是一套繼續教育實用教材。希望對我國各個工業部門的設計、製造、使用、維護、維修和管理人員會有所啟示、有所參考、有所貢獻；希望對提高全民素質有所裨益、對國家各級公務員有所參考。
我國正處於高速發展階段，製造業由大變強，材料的合理選擇和使用，以達到裝備的高精度、長壽命、低成本的目的，這一趨勢應該受到廣泛的關注。
中國科學院院士
中國工程院院士 師昌緒
