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金属表面微织构作为一种可以显著提高表面摩擦学性能的方法,在摩擦副中具有广阔的应用前景。本文主要研究了金属表面微织构的制备工艺,并对不同微织和不同润湿性金属表面的润滑特性进行了试验研究,得到了金属表面微织构的制备和润滑减阻研究具有借鉴意义的研究结果。本文的主要研究内容包括以下几个方面: (1)建立了微细电解加工的电场及电解液流场超声传质的计算模型,对影响加工定域性和流场传质特性的因素和规律进行了系统研究:通过ANSYS软件对掩膜微细电解加工、逆掩膜微细电解加工和曲面掩膜微细电解加工过程进行了仿真分析,研究了掩膜深宽比、占空比、加工间隙系数等参数对电解加工结果的影响,为电解工艺参数的实验优化提供了理论依据;利用COMSOL软件对电解加工过程中的超声场影响传质的方式进行了仿真,得到了不同频率、振幅、距液面距离等超声场参数对电解液流场的影响规律。 (2)在仿真计算的基础上,以表面织构化的工程化应用为目标,对微细电解加工工艺进行了实验研究:结合光刻工艺,对平面掩膜电解加工工艺参数进行了实验优化,在平面金属基底上加工出了阵列微坑形貌;为了避免耗时的光刻步骤造成的加工效率低的问题,进一步提出了平面逆掩膜电解工艺,设计了相应的电解实验平台并进行了试验研究;为了解决许多重要摩擦副涉及的内曲面上微结构加工问题,开发了以覆铜板作为掩膜的曲面掩膜电解工艺,在内曲面上加工出了阵列微坑;以流场超声传质计算结果为依据,通过电解加工试验对超声场参数进行了优化。 (3)在流体润滑状态下,利用流变仪试验测量,研究了金属表面不同微织构和润湿性对润滑性能的影响,结果表明,相对于光滑的表面,适当的织构形式及润湿性的金属表面可以起提高承载,减少摩擦的作用。