新世纪材料与摩擦学

研讨会会议纪要

  由国家自然科学基金委员会工程与材料学部、中国机械工程学会摩擦学分会联合主办,洛阳工学院与摩擦学分会青年工作委员会承办的“新世纪材料与摩擦学研讨会”于2001年4月21日~24日在洛阳工学院召开。来自全国28个单位的70余名代表参加会议。大会特邀薛群基院士、党鸿辛院士、徐滨士院士 、傅恒志院土、杨其明教授、台湾成功大学李克让教授参加。国家自然科学基金委机械学科雷源忠主任、河南省教育厅李文成副厅长也参加了会议,并做了重要讲话。研讨会由刘维民教授主持。

  会议就新世纪材料与摩擦学问题进行了热烈的讨论,薛群基院士、党鸿辛院士、徐滨士院士、傅恒志院士参加讨论并发表了讲话。会上提交报告近20份,讨论发言60多人次。研讨会的主题包括:

  1.摩擦学材料与润滑添加剂(党鸿辛院士、贺石中教授主持)。
  2.纳米摩擦学及纳米材料在摩擦学领域的应用(薛群基院士、雒建斌教授主持)。
  3.表面工程技术及其在摩擦学领域的应用(徐滨士院士、金志浩教授主持)。
  4.特殊工程领域及苛刻条件下的摩擦学问题(朱均教授、王成涛教授主持)。
  5.摩擦学检测与故障诊断(张嗣伟教授、杨其明教授主持)。
  6.新世纪摩擦学发展趋势(傅恒志院士、雷源忠教授、李可让教授主持)。

  大会从新千年来所召开的三次重要的摩擦学国际会议总结了摩擦学研究的现状:(1)摩擦、磨损与润滑仍是当今摩擦学研究的主题,而且绝大多数研究都与工业应用联系密切。(2)其它几个日益受到重视的领域有:表面工程、微观和纳米摩擦学、磁记录系统、生物摩擦学和生态摩擦学。

  会议认为社会需求仍然是摩擦学发展的原动力,当前我国摩擦学发展的主要方向是:(1)以节约资源和能源为目标,积极走向国民经济主战场,坚持把摩擦学的知识与技术向工业转化,解决生产实际中的量大面广的摩擦学问题。为此,还要作好相应的基础工作,提高摩擦学在国民经济中的显示度。建议建立摩擦学数据库,编写实用手册。(2)围绕国家目标和科学目标,针对农业、能源、信息、资源、环境、材料、海洋和生命等重点领域中的关键性和前沿性的摩擦学问题,开展战略性、基础性和前瞻性的研究。(3)为国家安全提供必要的科学和技术支持,开展极端条件下(高温、高速、超低温、高真空……)和特殊环境(空间、核环境、电环境……)的摩擦学研究 。

  会议认为我国摩擦学的发展战略应该是:结合国情,适度超前,联合攻关,协调发展,确保生态平衡和可持续发展(并提出了绿色摩擦学的概念),为此,应组织水平更高、力量更集中的研究单位做相应的研究工作。

  为确保生态平衡和可持续发展,提出了摩擦学相应的研究方面,包括:面向产品生命周期管理的生命周期评估与评价原理和方法;绿色润滑剂和添加剂;绿色摩擦学材料;噪音的防治;生态/环境摩擦学。

  21世纪摩擦学的研究重点是:特殊工况下的摩擦学、生物摩擦学、微观摩擦学,环境友好摩擦学,摩擦学失效与表面工程、摩擦学设计。总之,要优质、高效、节能、无污染、安全等。

  会议指出摩擦学是一个交叉、综合、以实验为基础的学科,摩擦学的发展始终与工业发展相联系。摩擦学之所以有很大的发展就是因为始终没有脱离实际,但同时强调要注重理论研究,否则,摩擦学不会有真正的发展。

  会议提出了对摩擦磨损一些基本问题应进行再思考,寻求摩擦磨损本质,并建议考察元素核外电子结构与材料摩擦磨损性能间的关系,为此应做一些基础研究,并提出了研究方法和思路:(1)开展多层次的研究,百花齐放。(2)在现阶段,尽量避免开展通用化的研究或试图去建立统一的摩擦磨损公式。(3)从最基本的材料因素出发,包括材料内部的组织和结构(原子结构,能带结构,化学键)、显微组织(晶体结构,非晶,准晶);微细观力学;固体的内耗、点缺陷弛豫、位错弛豫、晶界弛豫等。

  对于摩擦学创新,专家指出原始创新是创新,集成创新同样也是创新,而且集成创新显得更加主要,因为集成创新往往产生高技术产品,带来巨大效益,而高技术总是首先体现在军事应用上,因此,希望国家自然科学基金委在两种创新方面都要给予支持。

  会议肯定了纳米摩擦学和微机械中的摩擦学问题研究。薄膜润滑涉及到薄膜形成、薄膜破坏、薄膜的力学性能、薄膜的检测方法等,应扩大应用领域。

  讨论中指出,摩擦学是一门应用学科,没有应用就没有生命力,纳米摩擦学也不例外。纳米材料既可以用于减磨材料,也可以用于抗磨材料,关键是选择合适种类的材料和材料的制备方法。合适的纳米材料经过表面修饰后,作为润滑添加剂,分散没有问题,作为润滑膜前景很好。同时指出,微系统的研究十分活跃,微系统不完全是小型化问题,还涉及到如何解决Si材料加工中的润滑问题,微机械系统同样存在这样问题。存储系统的摩擦、腐蚀涉及到多层材料,本身就是一个微系统,解决好这些问题,对于传感器、光开关、射频以及集成的小机器人都是极其重要的。

  会议指出,摩擦学研究直接关系到产品的使用寿命和可靠性,建议在材料摩擦学前沿的重点研究领域,集中力量,有限地应用目标,支持若干关键技术,选择支持一些基础研究和配套技术,成立一个微系统网络(其中成立微系统的建议,中国科学院已经采纳了,在上海冶金所建立了一个微系统中心 )。

  目前工程中的摩擦学问题主要集中在:(1)微机电系统的摩擦学问题。(2)极端条件下的摩擦学研究。(3)高速列车刹车的摩擦学问题。(4)发电机的大型轴承润滑与磨损问题。(5)光电工程、微细工程的摩擦学问题。(6)生物工程摩擦学问题。工程中的摩擦学同样有很多创新的问题,关键是如何从工程中发现科学问题。因此,会议建议摩擦学问题除了在前沿中寻找课题外,更重要的是在工程中寻找课题。

  由于极端条件摩擦学的研究直接涉及到国家安全,会议建议保持一支非常精锐的研究队伍对极端条件下的摩擦学特性进行研究。

  复合磨损工况是磨损与腐蚀并存或磨损与高温并存,两者交互作用,加剧零件的磨损失效。与会人员认为复合工况条件下采用复合材料方法提高材料的耐磨性能,可以充分发挥不同材料各自的优异性能,并已成功地应用在几种产品上,大幅度提高了工件的使用寿命,具有巨大的工程价值,有必要加强这一方面的研究。

  会议认为摩擦化学与表面在线强化技术,通过一定的方法在润滑剂加入添加剂,实现表面合金化,形成一层减磨、耐磨合金层,具有明显的经济效益,关键是如何进行有效的成分控制和不同工况条件下的应用。

  会议对稀土在摩擦学方面的应用也表现出极大的关注,利用稀土元素特殊的原子结构和物理化学特性,对材料进行改性,从而提高材料的摩擦学性能。

  会议对于润滑剂发展提出了几点要求:(1)高效、高性能及与零部件的适应性。(2)新材料,如纳米材料等。(3)环保型。(4)自修复、自润滑、长寿命。

  从摩擦学系统监测角度看,油液监测技术的发展方向是:(1)发展方向是诊断和消除隐患。(2)使油液监测技术的中心由磨损故障诊断向预防监测过渡。

  相应的油液监测技术应做好5个转变:(1)感念上从狭义到广义。(2)仪器从单元到多元,铁谱化到光谱化,便携。(3)测试监测从离线到在线。(4)方法由人工到智能,图形处理上实现磨粒识别(轮廓、颜色、尺寸),数字处理从单值到多值。(5)应用从封闭到市场。

  为此,会议建议:(1)建立油液监测机构,实现远程监测。(2)建立专业化、商业化的油液监测机构。

  油液监测技术中需要完善和解决的问题:(1)确定摩擦学系统的影响因素与磨损故障间的关系。(2)建立润滑油品质劣化的质量等级及换油标准。(3)铁谱技术中的定量标准的建立。(4)研制便携式污染废液测试仪。(5)加强工矿、企业的润滑知识培训。

  油液监测的特点是交叉性、综合性、系统性、开发性,其中最突出的特点是开发性,计算机技术应用是关键之一。

  关于摩擦磨损实验机应实现电液伺服技术、光电技术、耦合技术,会上还提出纳米实验机的概念。

  会议认为摩擦学是一个实验性很强的科学,测试分析技术是摩擦学关键技术之一,是一个需要关心和重视的领域,摩擦学测试技术的发展不仅仅是测试人员的事情,需要整个摩擦学学科来关心,需要提供理论和技术上的支撑。

  讨论中指出,摩擦学是一门交叉科学和应用学科,应扩大应用领域,研究的面不要太窄,要注意不同方法和不同应用领域的相关性,从科学、技术向工程过渡。从专题报告人员的来源来看,来自企业的人员较少,建议以后应邀请更多的企业人员参加摩擦学会议,德国的摩擦学会议60%人员来自企业 。

  会上还就摩擦学、表面工程和再制造工程间的关系进行了讨论。认为摩擦学属于表面工程问题,但表面科学尚未形成。表面工程的特点是“交叉、综合、复合、系统”,呈现出复杂性,摩擦学的快速发展,推动了表面工程的发展。

  会议还从哲学角度分析了摩擦基础研究:认为摩擦学研究应从对抗转向合作,即从以前的“抗磨”观念中挣脱出来,利用自然界的选择性、遗传性和自我复制原理,开发新型摩擦、自润滑材料。甚至从哲学的角度,把工程的摩擦学讨论上升到“社会磨润学”,最后回归到两岸关系和祖国统一。

  会议认为,在包括国家自然科学基金委在内的国家各部门支持下,我国摩擦学发展很快,成就突出。在摩擦学领域,我国在弹流润滑理论、薄膜润滑理论、固体润滑方面搞得比较好,不少属于国际一流,也培养了一批杰出人才。

  展望21世纪,资源和环境问题是21世纪人类面临的重大课题,与摩擦磨损密切相关,摩擦学研究前景广阔,大有可为!

  这次大会得到了承办单位洛阳工学院院领导的大力支持,会务组同志付出了大量艰辛的劳动,全体参加会议人员对此表示衷心感谢!

(转载自《润滑与密封》)

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