表面改性技术在微动摩擦学领域中的应用_徐桂珍
第18卷 第2期摩擦学学报V o l18, No2 1998年6月T RIBO LOGY Jun,1998评述与进展(185～190)
表面改性技术在微动摩擦学领域中的应用*
徐桂珍 刘家浚周仲荣
(清华大学摩擦学研究所 北京 100084) (西南交通大学摩擦学研究所 成都 610031)
摘要 对近年来国内外在采用表面改性技术改善材料的抗微动损伤性能方面的研究和进展做
了简要的综述.分析了各种表面改性层在微动摩擦学中的应用和作用机制.指出采用多种表面
改性手段,如表面机械强化、表面化学处理及表面涂覆等可不同程度地提高材料的抗微动损伤
性能,延长零件的服役寿命.
关键词 微动磨损 微动疲劳 表面改性 表面涂层
分类号 T H113.22
微动损伤是在结构振动或交变应力作用下相互配合并紧密固定在一起的部件之间相互接触并发生微小振幅的相对运动所引起的磨损现象[1].它是一种非常复杂的现象,可能同时伴有磨损、疲劳和腐蚀.微动损伤在运输、航空航天、发动机、核电等行业已成为导致材料损伤的主要原因.因此,关于微动损伤机理的研究一直是人们关注的焦点.特别是近10余年来,由于高科技发展的需要,采用新材料和表面防护来改善材料微动损伤性能的研究取得了长足的进展.但是许多试验结果缺乏可比性,有些结果甚至互相矛盾.为此有必要从微动损伤的基本理论出发,考察影响微动损伤过程的关键因素,分析各种表面改性层在微动中的作用机理,最终为合理选择表面改性技术指明方向.
1 微动损伤机制及其主要影响因素
微动损伤机理较为复杂,它牵涉到粘着、腐蚀、疲劳及磨粒磨损等多种磨损机制.磨损和疲劳作为主要的微动失效方式,往往在同一接触面内发生,其作用机理既有区别,又互相影响.磨损的特征表现为磨屑脱落.微动磨损主要由振动或位移引起,滑动振幅的大小是影响微动磨损的主要因素.而疲劳的特征表现为裂纹形核和扩展及由此引起的疲劳断裂失效.裂纹一般在微动接触区的应力集中处形核,随后裂纹的扩展方向主要受滑动振幅的影响.当滑动振幅较大时,裂纹的扩展方向趋于与接触表面平行,结果当裂纹扩展至表面时,磨屑颗粒脱落产生麻坑而不形成扩展疲劳裂纹,因此增加滑动振幅有利于延长疲劳寿命[2,3].但Nishio ka和Hirakawa[4]发现,增加滑动振幅可降低微动疲劳强度.Funk[5]在早期的工作中也得到了类似的结果.Field和Wa ters[6]则发现,在临界值以下,增加滑动振幅可降低微动疲劳强度,但在临界值以上增加滑动振幅则可增大微动疲劳强度,这可能是由于在疲劳裂
*国家自然科学基金和四川省青年科学基金项目/1997-11-28收到初稿,1998-06-10收到修改稿/通讯联系人徐桂珍.徐桂珍 女,30岁,博士生,主要从事表面工程和微动摩擦学的研究.
刘家浚 男,66岁,教授、博士生导师,主要从事摩擦学材料和表面工程研究,发表论文130余篇,专著4部.
周仲荣 男,34岁,教授,主要从事摩擦学表面工程和材料的摩擦磨损研究,发表论文20余篇.
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纹达到最小临界长度之前已被磨损掉所致.从组织结构而言,疲劳裂纹的形核与白亮层的形成有关.白亮层因强烈的剪切变形产生,其形成与材料从一个表面转移到另一个表面所发生的结构转变有关.表面磨损对疲劳的影响体现在多个方面[7].在某些情况下,磨损可以控制疲劳裂纹的产生.由于表面磨损的作用,表面接触形状发生变化,使得接触应力随之变化.如果这种接触应力的重新分布降低了接触应力集中,则对微动疲劳裂纹的形核及扩展起抑制作用.另外,由微动磨损产生的磨屑分布在接触面之间,隔离了对磨表面,对抑制粘着和降低接触应力集中也是有益的.微动损伤的复杂性不仅来自于多种磨损机理的交叉作用,而且来自于影响微动损伤因素的多样性,如载荷的性质及大小、滑动振幅、环境条件、材料因素以及微动过程中接触形状的改变所引起的变化等.其中,滑动振幅和材料本身的机械或摩擦学性能起着决定性的作用.因此,在选择表面改性技术提高材料的抗微动损伤性能时,必须注意研究和分析两者在微动过程中的变化及相互作用.
2 表面改性技术及改性层的微动作用机理
表面改性技术种类繁多,从表面改性层的特征可分为表面化学处理、表面机械处理、金属涂层和非金属涂层等;从表面改性的工艺方法可分为化学热处理、表面热处理、表面机械强化、电化学处理、化学转变处理、堆焊技术、热喷涂技术、化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)等.
2.1 表面化学热处理
表面化学热处理的工艺方法很多,如磷化、阳极氧化、渗C、N、S、B、Al、Cr、Si及碳氮共渗、硫氮共渗等.磷化层的抗微动磨损性能很好,但其抗微动疲劳性能较差.阳极氧化层可以提高某些材料的抗微动磨损性能,但由于阳极氧化法损害了材料的常规疲劳性能,因此其抗微动疲劳性能较差.渗氮层的抗微动疲劳性能优于渗碳层.Car to n[8]研究了渗氮层的微动性能,发现其表面损伤程度随表面机械强度的提高而降低,特别是残余压应力和较高的屈服强度降低了表面承受的有效载荷,使裂纹形核时间延长,扩展速率降低,因而磨损减小,抗微动疲劳性能大大提高.Tay lor和Wa terhouse[9]发现碳氮共渗层可减小接触应力,使微动疲劳性能增加.渗B、Al、Cr、Si和渗C相似,但这些表面改性层用于改善微动疲劳性能的可行性还有待于进一步研究.
2.2 表面机械处理
研究表明,表面机械处理如喷丸强化、滚压强化等因在表面引入压应力,因而减少了疲劳应力作用下裂纹的形核并抑制裂纹的早期扩展,结果使微动疲劳性能显著提高.Chiv ers 和Go rdelier[10]从提高表面强度和降低应力集中的角度出发对3.5Ni-Cr-Mo-V钢进行了表面喷丸强化处理,发现其疲劳强度有所提高.这是由于表面压应力抵销了滑动接触中的张应力所致.Waterho use和Trow sdale[11]研究了表面喷丸强化处理引入的残余压应力和粗糙度对改善材料微动疲劳性能的作用,发现喷丸处理增加了表面粗糙度,由于真实接触面是一些离散的较小的面,达不到形成裂纹的临界体积,因而抑制了微动疲劳裂纹的产生.
2.3 金属涂层
金属涂层可分为硬质金属涂层和软质金属涂层.硬质金属涂层因为硬度很高,因而多用于抗微动磨损.Bill[12]用等离子喷涂法在Ti6Al4V合金上沉积Co粘结的W C涂层,结果降低了与其对磨的Ti6Al4V合金的微动磨损.据分析,这与W C-Co涂层中Co粘结剂的作用
有关.一方面,Co 粘结剂本身具有抗粘着性能,可以防止涂层的粘着破坏和金属转移;另一方面,Co 通过形成一层薄膜而减轻硬质陶瓷颗粒的磨粒磨损作用.H a rris 等[13]研究了火焰喷涂M o 涂层、电弧喷涂Fe-13%(以质量分数计,下同)Cr 涂层、18Cr-8Ni 不锈钢涂层、低Ni-Al-Mn 合金涂层、Fe-13%Cr +Ni-Al-M n 复合涂层、化学镀Ni-P 涂层等在室温和高温下的微动磨损性能.发现各种涂层的摩擦学性能随循环次数和温度的变化而表现出不同的变化特征.火焰喷涂Mo 涂层,因存在弥散分布的M oO 2硬质相,在室温下MoO 2能均匀分布于微动磨损表面,阻止了金属间的接触并降低了摩擦因数;当温度由20℃升高至300℃时,Mo 涂层的磨损率有所增加.推测这是由于温度升高时M oO 2部分转变成MoO 3,M oO 3产生了磨粒磨损所致.电弧喷涂Fe -13%Cr 和18Cr -8Ni 涂层在喷涂过程中形成弥散分布的铁和铬的氧化物.如图1所示,在室温下,微动磨损初期,
表面氧化物阻止了摩擦因数
Fig 1 W ea r r ate o f lo w alloy steel and stainless steel
1-Low alloy steel(826M 31),2-Fe-13%Cr coating ,3-Ni-Al-M n coating ,
4-Fe-13%Cr +Ni-Al-M n composite coating,5-18Cr-8Ni coating,6-316L stain les s steel coating
图1 低合金钢与不锈钢的各种电弧喷涂涂层的磨损率
1-826M 31低合金钢,2-Fe-13%Cr 涂层,3-Ni -Al -M n 涂层,4-Fe -13%Cr +Ni -Al -M n 复合涂层,5-18Cr -8Ni 涂层,6-316L 不锈钢涂层
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的升高,当微动循环次数达到104次时,由于表面氧化物不足以分离金属表面,因此粘着和微动破坏导致了摩擦因数的升高,其磨损率则与基体材料相近.当温度升至475℃时,随着M3O4型氧化物的形成,Fe-13%Cr和18Cr-8Ni涂层的抗微动磨损性能显著提高.此时快速形成的氧化膜有利于降低其摩擦因数和磨损率.低Ni-Al-Mn软质合金涂层内含有少量氧化物,在室温微动摩损条件下金属间很快接触使摩擦因数急剧升高,随后发生表面粘着和撕裂.当温度升高至475℃时,其磨损率依然很高.而当温度升至700℃时,因氧化物的快速生长起到了充分的保护作用,而使得摩擦因数显著下降.复合涂层在磨损初期的微动性能类似于Fe-13%Cr涂层,这可能是因为金属粒子之间存在Fe-Cr氧化物所致.而复合涂层中含有50%Ni-Al-Mn,使Fe-Cr氧化物在其中分布更为离散,所以在几百次循环时金属间发生了粘着和微动破坏.在温度为475℃时,M3O4型氧化物大面积生成并保护了富Ni区,此时复合涂层的微动磨损性能类似于相同温度时的Fe-13%Cr涂层,即摩擦因数降低,磨损率减小.与室温相比,化学镀Ni-P层在350℃下的微动磨损性能较差,而当温度达到600℃时,其摩擦学性能显著提高.这是因为当温度达到350℃以上时形成五氧化磷并升华,使磨屑变软并生成具有良好保护作用的光亮氧化镍膜层,从而使摩擦因数维持低值.总的来说,硬金属涂层在成形过程中易产生张应力,所以不宜用于改善材料的微动疲劳性能.软金属涂层如镀镉层在汽车工业中已得到广泛应用,镀银层的抗微动损伤性能也受到广泛重视.但是Car ton[8]和Chiv ers[10]研究发现,镀镉及镀金、银和铜等软金属层由于与基体的附着性差,容易从表面脱落,因此它们在抗微动损伤中的应用受到限制.
2.4 非金属涂层
非金属涂层有软、硬之分.硬质非金属涂层主要是一些陶瓷涂层,如等离子喷涂陶瓷粉末涂层、离子镀层、溅射陶瓷涂层及类金刚石涂层等;软质非金属涂层主要指固体润滑剂涂层及高分子涂层等,其特点是柔韧性好,摩擦因数小.B ill[12]考察了等离子喷涂硬质保护性抗磨损涂层(包括Al2O3-13%TiO2涂层,Cr2O3涂层,Al青铜涂层),乳化液喷涂软质聚合物型减摩涂层(包括聚酰亚胺涂层,聚酰亚胺+60%石墨片涂层,聚酰亚胺+75%Mo S2涂层,甲基苯硅树脂+M o S2+Sb2O3涂层)及溅射M o S2、TiC、TiB2涂层等多种非金属涂层对Ti6Al4V合金的抗微动磨损性能的影响,发现在相同的试验条件下,各种涂层具有不同的抗微动磨损性能.其中Al青铜+芳香型聚酯涂层作为牺牲涂层,可用作易磨损机件的表面涂层.等离子喷涂Al2O3-13TiO2涂层作为抗磨损能力最强和对湿度最不敏感的硬质涂层可用作易磨损或疲劳机件的表面涂层.溅射M o S2涂层在干燥空气下可有效降低微动磨损,但在饱和湿度空气下无效.溅射TiC和TiB2能显著降低微动磨损,其有效作用主要缘于减少了微动早期的粘着转移和破坏,而不是象M o S2那样通过形成润滑膜来降低磨损.Ca rto n[14]研究了2种有机涂层(环氧树脂中添加PTFE固体润滑剂和聚酰亚胺树脂中添加PT FE固体润滑剂)的抗微动磨损性能,发现其机械性能虽然比钢基体差,但微动接触的运行条件均有明显改善,从而使钢基体免受磨损和开裂.由于聚酰亚胺/PTFE涂层与基体材料的附着性好,屈服强度高,因此其抗微动损伤能力较高.应该注意的是,这2种有机涂层的寿命很大程度上依赖于加载状态特别是滑动振幅,如图2所示.由此可见,软质非金属润滑涂层抗微动磨损性能较差,一般只作牺牲涂层使用.但其摩擦因数低并可有效提高材料的微动疲劳性能.离子镀Ti2N涂层较厚且与基体的附着性好,因此与TiN涂层相比,Ti2N涂层有更高的抗微动磨损能力.Blanpain等[15]人发现,在给定的试验条件下,硬碳涂层如RF等离子
沉积类金刚石涂层(简称DLC,下同),电弧离子镀DLC 涂层,激光沉积DLC 涂层及CV
D Fig 2 Th e lifetime o f two o rga nic coa tings v ersus a mplitude 图2 2种有机涂层的磨损体积损失与滑动振幅的关系金刚石涂层等的抗微动磨损性能均优于
PVD TiN 涂层.图3所示为不同涂层的
微动磨损体积损失随循环次数的变化关
系.可以看出,PV D TiN 涂层的磨损取
决于TiN →TiO 2-x 的摩擦氧化,推测其
氧化产物具有一定的润滑作用,可以使
摩擦因数降低,但是氧化物磨屑对
PVD TiN 涂层起磨粒磨损作用,因此使
PVD TiN 涂层的磨损体积损失急剧增
加.几种DLC 涂层的微动磨损性能与具
有润滑性能的第3体的形成有关,因其
磨屑以碳的石墨形态存在,可降低摩擦
因数和磨损率.CVD 金刚石涂层与刚玉
球对磨时,初始摩擦因数较高但随着循
环次数的增加迅速降低,其磨损则可以忽略,这可能与金刚石表面上转移膜的形成有关.3 结束语
综上所述,许多研究者在应用表面改性技术提高材料抗微动损伤性能方面做了很多尝试,研究范围几乎覆盖了各种表面改性技术,其中等离子喷涂、渗镀处理和喷丸强化处
Fig 3 T he fre tting w ear v o lumes of v arious
co ating s v er sus numbe r of cy cles
图3 不同涂层的
微动磨损体积损失随循环次数的变化理技术应用较多;其次是阴极溅射、CV D 等.
无论采用何种表面改性手段,从表面摩擦学
的角度来看,所获得的表面改性层均可分为
软质润滑性减摩涂层和硬质保护性抗磨涂
层.前者通过润滑作用降低摩擦因数,改善微
动运行条件,可有效提高材料的抗微动损伤
性能;而后者通过提高微动接触面的硬度、屈
服强度,即提高耐磨性来改善抗微动损伤性
能.在一定的试验条件下,它们都能不同程度
地改善材料的微动磨损性能.但在实际应用
中必须注意涂层与基体的结合力和温度、湿
度、环境等因素对微动磨损行为的影响.此外在防止微动损伤的理论和实践方面仍存在大量悬而未决的研究课题,如表面涂层的微动损伤机理,微动区内的应力场和温度场分布,
第3体的形成过程及其作用等.因此有必要
充分利用现有表面改性技术,结合实际应用
中易微动磨损部件的服役条件,寻求采用表面改性技术提高其抗微动磨损性能的有效手段.189第2期徐桂珍等: 表面改性技术在微动摩擦学领域中的应用
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Application of Surface Modification Technology
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Xu Guizhen Liu Jiajun
(T ribology Research Institute of T singhua University Beijing 100084 China)
Zhou Zho ng rong
(Tribology Research Institute of South west J iaotong University Chengdu 610093 China)
Abstract A review is briefly giv en of the research and dev elopment on the improv ement o f fretting-resistant pro perties of materials at hom e and abroad.The fretting w ea r m echa-nisms o f va rio us surface m odificatio n coating s are analy zed after discussing the basic mech-anism of fretting dam ag e.It is sho w ed tha t the fretting-resista nt properties of ma terials and the lifetim e of co mponents can be improv ed by applying v arious surface mo dificatio n techniques such as surface ha rdening,coating,and allo ying.
Key words fretting w ear fretting fatig ue surface mo dificatio n surface coa ting Classifying number TH113.22
表面工程摩擦学研究进展
第20卷 第2期摩擦学学报V o l20, N o2 2000年4月TR I BOLO GY A p r,2000表面工程摩擦学研究进展3 张绪寿,余来贵,陈建敏 (中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州 730000) 摘要:综述了第二代表面工程技术和表面工程摩擦学的研究进展,展望了21世纪表面工程摩擦学研究的发展动向. 关键词:表面工程摩擦学;表面涂层;复合表面工程;多层涂层 中图分类号:TH117文章标识码:A文章编号:100420595(2000)022******* 随着表面科学和材料科学与工程的发展,近廿年来表面工程摩擦学(改性表面摩擦学)获得了迅速发展.80年代初,表面工程摩擦学研究在英国和德国摩擦学各研究领域中已分别上升到了第一位和第二位. 1983年世界上第一个表面工程研究所在英国伯明翰大学成立.1985年《SU R FA CE EN G I N EER I N G》创刊,1988年《表面工程》创刊.资料表明[1],1990年到1994年仅德国就有近1000家新的表面工程公司成立.1994年北美、日本和西欧各国在表面工程研究领域的总投资达400亿美元.目前表面工程摩擦学已成为摩擦学研究领域中十分活跃的分支[2,3].这从1997年第一届世界摩擦学大会的有关论文情况亦可得到佐证[4].表面工程摩擦学领域所获得的大量研究成果不仅促进和丰富了摩擦学的基础研究,而且为开发工业和高新技术发展所必需的具有高强度、高耐磨性和高抗蚀性的摩擦学材料提供了重要的指南. 1 表面工程摩擦学研究现状 1.1 表面工程技术研究进展 1997年B ell根据表面工程技术(涂层和表面处理)发展历程把表面工程分为两代[5]:第一代主要采用单一技术,包括电镀、化学镀、热喷涂、热化学处理、CVD、PVD沉积以及载能束改性等表面工程技术.20多年来,该类表面工程及其摩擦学的研究取得了巨大进展,许多研究成果已获得了应用.随着新型工艺如PA PVD、PA CVD和PS II等的采用,具有低摩擦高抗磨性的新型涂层如C3N4等应运而生[6,7].但是,只有采用第二代表面工程即复合表面工程才有可能从经济和技术上不断满足高性能新材料的要求[5,8].Sub ram an ian等[9]根据涂层的发展历程把涂层技术分为3代:第一代涂层指传统的单组分涂层如T i N;第二代指二元复合涂层如T i(CN)和(T i A l)N;第三代指新近出现的多层及多组元涂层.近年来针对复合表面工程及多层涂层的研究更为活跃[10],其代表了表面工程技术90年代以来的发展方向.本文就复合表面工程和多层涂层摩擦学的研究进展进行综述. 1.2 复合表面工程的定义和分类 复合表面工程的特点在于采用2种或2种以上表面技术以获得任何单一技术不能达到的具有良好综合性能的复合物表面.按照两种不同技术间的相互作用及其对复合表面层综合性能的贡献,可以进一步将复合表面工程分为2类[5]:第一类指2种不同工艺技术互相补充,其最终性能是2种工艺共同作用的结果;第二类指一种工艺补充和增强另一种工艺,前者作为预处理或前处理,最终性能则主要取决于后一种工艺.采用复合表面工程的主要目的在于:①通过对底材进行强化预处理以提高底材对涂层的支撑能力,从而防止在给定负荷下由于底材的塑性变形而导致涂层的过早失效[5];②利用多种涂层或处理技术复合产生协同效应,从而在表面上获得更高性能的复合改性层[8].从技术上说,2种或多种表面技术的结合是没有限制的,但实际上复合表面工程不是每种表面技术的简单混合.由于复合处理的结果组成了一个典型的多层复合体系,复合体系的最终性能主要取决于2种不同处理技术的综合效应,其中2种处理间的协同效应对改善复合体系的性能有利.因此,选择复合表面处理技术时,必须仔细考虑不同处理工艺在冶金学、力学、物理和化学等方面的相互作用,严防 3国家杰出表年基金资助项目. 1999210212收到初稿,2000201228收到修改稿 通讯联系人张绪寿.张绪寿 男,65岁,研究员,主要从事摩擦学表面工程研究工作.
摩擦学前沿
摩擦学发展前沿 一、纳米摩擦学的新发展 纳米摩擦学，也称为微观摩擦学或分子摩擦学，它是在原子、分子尺度上研究摩擦界面上的行为、损伤及其对策。纳米摩擦学是90年代兴起的纳米技术的重要分支，有着广泛的应用需求。 随着精密机械和高新技术装备的发展，特别是纳米科技所推动的新兴学科为纳米摩擦学的产生提供了一种新的研究模式和研究领域，具有广阔的发展前景。然而摩擦学的宏观研究直接面向机械产品性能提高，因而仍然是本学科现阶段主要研究领域。随着纳米摩擦学的深入发展，并实现宏观与微观研究的有机结合，必将促进摩擦学进一步完善，从而更大限度地发挥其在国民经济中的巨大潜力。 二、分子沉积膜摩擦学的发展 静电相互作用形成的分子沉积膜作为一种有序分子膜，具有制备方法简单、有序性好和膜厚可控制等优点。分子沉积膜的构筑单元一般为电解质，在水溶液中电离后，阴（阳）离子在静电作用驱动下逐层沉积而成膜，其膜厚度可通过调节水的PH值或离子强度加以控制。 目前国际上对分子沉积膜的研究已经充分肯定了他在摩擦学应用上的良好前景。它有望实现超低摩擦、近零磨损和纳米膜润滑，以满足计算机大容量高密度磁存储系统、微型机械和微电子系统等方面的摩擦学性能要求。 三、生物摩擦学的发展 生物学摩擦学是以生物的摩擦、粘附及其润滑为中心，基于生物体材料的流变性质，研究摩擦行为及其与结构、材料等生物学特征之间的相关关系的一门学科。人体内存在各种摩擦，如关节的摩擦；管腔(血管、气管、消化道、排泄道)内的摩擦；运动产生的肌肉、肌腱间的摩擦等。由于摩擦可以引起人体许多生理变化和疾病。它对提高人类生命质量、促进生物材料与生物医学工程技术的发展以及将生物技术引入到机械工程中都很有意义。 四、仿生摩擦学的发展 在进化和生存竞争中,生物形成了具有优异摩擦学性能的优化的结构设计、精巧的材料拓扑和多功能表面织构,成为仿生摩擦学的楷模。从生物的生长过程来看，在进化和演化的过程中实现对生物材料化学成分的变化是非常困难的，因此生物体适应环境、提高材料利用率及节约能源的主要途径是实现对材料拓扑结构优化和表面组织优化，这种优化主要表现为材料拓扑结构的复合化和非均质化，表面结构组织的特异性。它包含着许多人们尚未认识的科学内涵，因此很具潜力。
质量和可靠性报告
×密 产品名称(产品代号) 质量和可靠性报告 编制：日期： 校对：日期： 审核：日期： 标审：日期： 会签：日期： 批准：日期： 第 1 页共 15 页
目次 1 概述 (3) 1.1 产品概况 (3) 1.2 工作概述 (3) 2 质量要求 (3) 2.1 质量目标 (3) 2.2 质量保证原则 (3) 2.3 产品质量保证相关文件 (3) 3 质量保证控制 (3) 3.1 质量管理体系控制 (4) 3.2 研制过程质量控制 (4) 4 可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性情况 (9) 4.1 可靠性 (9) 4.2 维修性 (10) 4.3 测试性 (10) 4.4 保障性 (11) 4.5 安全性 (11) 5 质量问题分析与处理 (12) 5.1 重大和严重质量问题分析与处理 (12) 5.2 质量数据分析 (12) 5.3 遗留质量问题及解决情况 (13) 5.4 售后服务保证质量风险分析 (13) 6 质量改进措施及建议 (13) 7 结论意见 (13) 第 2 页共 15 页
产品名称（产品代号） 质量和可靠性报告 1 概述 1.1 产品概况 主要包括： a)产品用途； b)产品组成。 1.2 工作概述 主要包括： a) 研制过程（研制节点）； b) 研制技术特点； c) 产品质量保证特点； d) 产品质量保证概况； e) 试验验证情况； f) 配套情况； g) 可靠性维修性测试性保障性安全性工作组织机构及运行管理情况； h) 可靠性维修性测试性保障性安全性文件的制定与执行情况。 i) 其它情况。 2 质量要求 2.1 质量目标 说明通过产品质量工作策划对实现顾客产品的要求，承制方需要满足期望的质量并能持续保持该质量的能力。 2.2 质量保证原则 简要通过产品质量工作策划对实现顾客产品的要求的原则。如：用户至上，持续改进，过程控制，激励创新，一次成功等。 2.3 产品质量保证相关文件 简要说明产品质量保证大纲的要求及质量保证相关文件。 3 质量保证控制 第 3 页共 15 页
摩擦学发展概况综述
摩擦学发展概况综述 姓名：XXX 学号：XXX 日期：2016年5月
目录 1.引言 (1) 2.近年来我国摩擦学发展的重要成就 (1) 2.1摩擦学教育 (2) 2.2摩擦学研究 (2) 3.现代摩擦学的发展 (3) 4.70~90年代摩擦学的主要研究内容 (4) 4.1磨损研究 (4) 4.2流体动压轴承 (4) 4.3流体静压支承和动静压支承 (4) 4.4弹性流体动压润滑 (5) 4.5固体润滑材料 (5) 4.6润滑油脂材料 (5) 4.7摩擦学测试技术及共况检测 (5) 5.90年代后至今摩擦学的发展方向 (5) 6.工业界的摩擦学研究 (6) 7. 摩擦学工业应用举例 (7) 8对摩擦学在我国国民经济中的重要作用的几点认识 (8) 9.摩擦学面临的挑战 (8) 10.结束语. (9)
摘要：本文简要介绍了摩擦学的发展历史、研究内容及其在机械工业领域中的应用,并提出了当今摩擦学的主要发展方向。回顾了我国摩擦学发展的历程,综述了近年来我国摩擦学发展的重要成就,分析了摩擦学在我国国民经济发展中的重要作用,强调了节能、节资应该是摩擦学应用研究的主要发展方向。摩擦学在解决我国国民经济和社会发展中所面临的资源、能源、环境问题中具有重要的战略地位,对我国建设可持续发展的资源节约型和环境友好型社会,对国家安全、公众健康和高新技术的发展都具有重要作用。显然,国内面临的严峻形势需要我国摩擦学的发展,并赋予它新的历史使命,即摩擦学除了继续发挥它对高新技术和许多科技与工程领域的技术支撑作用之外,还应成为节约资源、能源,保护生态环境,实现经济社会与自然生态、环境资源协调发展的一支重要力量。 1.引言 按照当今的概念,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,以摩擦、磨损和润滑为主要研究内容。根据这个概念,远古时代的钻木取火技术应该是比较早的摩擦学技术,在公元前几千年的制陶工具———陶轮中人们就已经开始使用轴承;战车的使用也可以追溯到夏代。诗经里的“载脂载辖,还车言迈”是我国早期使用润滑脂的文字记载,说明最晚在2 500年前人们就已经开始普遍使用润滑剂了。我国摩擦学技术的早期研究有着悠久的历史。摩擦学(Tribolgy)一词是在1966年以后才开始使用并收入在牛津大学出版社出版的牛津英语词典中,这个新词是英国HPeterJost先生于1966年3月9日首先提出的。摩擦学包括摩擦、磨损与润滑。摩擦学被定义为“研究相对运动的相互作用的表面的有关理论与实践的一门科学与技术”。摩擦学是当今国际上研究十分活跃和受到各国普遍重视的交叉学科领域。摩擦学涉及材料科学、表面工程、流体力学、化学、物理及机械工程等学科。目前,摩擦学的研究不仅存在于机械系统中,而且存在许多领域中,如计算机工业中的磁性信息储存器、核反应堆中的摩擦学问题、医疗工程中的生物摩擦学等。 由于过去没有摩擦学的概念,各项研究工作都是在自然形成的各自的技术领域(如摩擦、磨损、润滑)中进行的,摩擦学科学研究进展缓慢。直到1966年,以H PJost博士为首的专家小组,提出了著名的《英国教育科研部关于摩擦学教育和研究的报告》(Jost报告)。该报告提出了“摩擦学”这样一个学科术语,它把摩擦、磨损、润滑及其相互作用的表面科学联系起来。摩擦学的提出对于促进该学科领域的发展具有十分重要的意义。 2.近年来我国摩擦学发展的重要成就 2006年中国工程院专门立项进行了《摩擦学科学与工程应用现状与发展战略研究》。项目由徐匡迪院长担任顾问,机械与运载工程学部副主任张彦仲院士任组长,谢友柏、薛群基、徐滨士院士任副组长,来自全国各高等院校、研究院所、大型企业和军事部门的33个单位的15位院士、63名专家直接参加了调研工作,另有200余位各个行业的摩擦学专家教授、工程技术和管理人员协助参加了调研工作。项目组按照调研对象(行业)成立了冶金、能源化工、机车、汽车、航空航天、船舶、军事装备和农业装备等8个课题组,结合我国实际,采用面上调查和典型事例相结合的方法,选择了若干有代表性、专业人员基础较好、统计资料较完整的企业,通过问卷调查、组织座谈和专题讨论,以及深入现场收集资料等多种方式开展了调研工作。根据调查结果可以认为, 20年来我国在摩擦学教育、科研和工业应用领域取得了许多重要成果。
世纪回顾与展望——摩擦学研究的发展趋势
第硒卷第６期２０Ｏ０年６居 机械工程学报 ＣＨＩＮ｝ｃＳＥＪ０Ｌ１ｆ｛ＮＡＬ０ＦＭＥＣ｝｛ＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ⅵ，ｌ，３６Ｍ?６ Ｊｕ【ｌ，２０００ 世纪回顾与展望——摩擦学研究的发展趋势 漫诗铸 （清华大学黪擦学国家重点实验室北京１０００｛；４） 摘要在强籁牵攘擘发展嚣变瓣基础土，憨络驽｛罄纪国年代鞋寒，在鬻攘学主要磷究鹱蠛龟臻涟箨澜瓣、越辩密损与表面处理技术、纳米摩擦学等的发展现状和展盟。分析了相关学科的发展和学科交叉对摩擦学研究的推动作用，并彳卜绍了摩擦学与其他学科交叉领域如摩擦化学、生物摩擦学，生态摩擦学和微机械学等的发展概况和趋势。簸谲：藏搭漏精嚣鹋瘗援缝拳牵攘学瘴攘纯掌生态牵攘掌 中国分类鼍：ＴＨｌｌ７．】 ０前言 章擦学作为一门实践性稂强的技术基础科举，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密键挺关：戮燕耍摩攘学豹发爱爨变，宅经历了霓个不同的历史阶段和研究模式一 早期的摩擦学研究以１８世纪ｍ”ｏｎｔ。ｎｓｊ｝ｎｃ蕊。曲靖篱俸摩擦的疆究为代表，佳们通过太量的试验归纳出滑动摩擦的变化规律和经典公式。这…时期的特点鼹以试验为基础的经验譬｝究攒式。 １９世纪束．Ｒｅｖｎｏｌｄｓ¨３根据牯性流体力学揭示出滑动轴承中润滑膜的承载机壤．建立了表征流体海游貘力学褥性题Ｒｅ￥ｍ韬ｓ方程，羹定ｒ滚漆懑、簿的理论基础．从而开创ｒ基于连续介质力学的研究模式：到了２０世纪２０年代以后，由于生产发展的需婺牵擦学豹研究领域得繇遘一步§。夭。其中，｝ｂ州、－２提出依靠润滑油的极性分子与金属表面的物理化学馋照露形戏吸瞻骥的边界澜涛理论；Ｔ０“ｉｒ峙ｏｎｏ从分子运动鲰度解释固体滑动过程的能量转换和摩擦起因，特别是Ｂｏｗｄ。ｎ和Ｔａｂｏｒ【４ｏ建立了疆链羞效疲为基穗翁牵擦瘗撰理论等。这鳖骚究不仅扩展了摩擦学的范畴，而且促使它发展成为涉及力学、热处理、材料科学和物理化学等的边缘学科．瓿此开创了多学科综合研究的模式。 １９６５年奠国教育科学研究部发表《关于摩擦学教凳鞠殴究缀蠹》《通豢嚣麦赫｝摄告），善敬提窭ｂｈｍｏ∞（摩擦学）一词简要地定必为“关于摩擦过程的科学”。此后，它作为一门独立的学科爱到世界备国普德重甏，鼙攘学瑾论与痘鬻繇究迸Ａ了一个耨 习篙瞄。６驻曩秘臻弱８｝赣。隧著研究翁深走开麓，久们试识到为了确效地发挥摩擦学在生产中的潜在效益．＿在研究模菰｝的发展趋势蟪是出宏观进入激理，出怒性进入建量，由静态遥＾动态．由单一学科的分析进人多掌利的综合研究“。 ｌ研究现状与发展趋势 现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为： （１）在以往分学科研究的麓础上，形成了一点簿握搬槭、奉砉糕秘毙学等甥关知识夔专建戮究麸螽，确利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了霹擦学机理研究的深入发展。 （２）鸯予攀攘学专韭教育酌发震程箱谖善及，彩及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工ｍ界商大量的］二程科技人员结合工程实跨开展研究，促使摩擦学斑甬研究取得巨大的经济教撬。 （３）随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究槎式开始麸戮努辑摩擦学褒象为主逐步自整分羲与羲制相结合．甚趸以控制性能为目标的研究模式发展此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维憾稻敬造逐步邂Ａ褫禳产品静氆麟设计镁域。 ２０世纪６０年代以后，相关科学技术特别是ｔ｛算搬科学、撼嚣｝科学秘续岽秘技的发羼避摩擦学醪究藏着重要的推动作用，主要表现在以下几个方耐１．１流体润滑理论 敷鼗篷瓣为基穑翁弹往藏体动力溺漆ｔ篱称鹑流润滑）理论的建立魁润滑理论的重大发展。现”计算机科学瓤数值分柝技术的迅猛发展，对于诲霪复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定艇计算ｉ静如，谯流体润滑研究中采用数值分析方法，已经建益ｆ努蹙考惑肇攘表蘑撵性髟变、热教瘦、裘覆彩襞润滑膜流变陆能以及非稳态工况等实际因素影响， 万方数据
IC产品的质量与可靠性测试
IC 产品的质量与可靠性测试 (IC Quality & Reliability Test ) 质量( Quality )和可靠性( Reliability )在一定程度上可以说是IC 产品的生命，好的品质，长久的耐力往往就是一颗优秀 IC 产品的竞争力所在。在做产品验证时我们往往会遇到三个问题，验证什么，如何去验证，哪里去验证，这就是 what, how , where 的问题了。解决了这三个问题，质量和可靠性就有了保证，制造商才可以大量地将产品推向市场，客户才可以放心地使用产品。现将目前较为流行的测试方法加以简单归类和阐述，力求达到抛砖引玉的作用。质量( Quality ) 就是产品性能的测量，它回答了一个产品是否合乎规格(SPEC的要求，是否符合各项性能指标的问题；可靠性 ( Reliability )则是对产品耐久力的测量，它回答了一个产品生命周期有多长，简单说，它能用多久的问题。所以说质量( Quality ) 解决的是现阶段的问题，可靠性( Reliability )解决的是一段时间以后的问题。知道了两者的区别，我们发现， Quality 的问题解决方法往往比较直接，设计和制造单位在产品生产出来后，通过简单的测试，就可以知道产品的性能是否达到 SPEC的要求，这种测试在IC 的设计和制造单位就可以进行。相对而言， Reliability 的问题似乎就变的十分棘手，这个产品能用多久， who knows? 谁会能保证今天产品能用，明天就一定能用？为了解决这个问题，人们制定了各种各样的标准，如JESD22-A108-A EIAJED- 4701-D101 注： JEDEC( Joint Electron Device Engineering Council )电子设备工程联合
软件可靠性技术发展与趋势分析
软件可靠性技术发展及趋势分析 1引言 1)概念 软件可靠性指软件在规定的条件下、规定的时间内完成规定的功能的能力。 安全性是指避免危险条件发生，保证己方人员、设施、财产、环境等免于遭受灾难事故或重大损失。安全性指的是系统安全性。一个单独的软件本身并不存在安全性问题。只有当软件与硬件相互作用可能导致人员的生命危险、或系统崩溃、或造成不可接受的资源损失时，才涉及到软件安全性问题。由于操作人员的错误、硬件故障、接口问题、软件错误或系统设计缺陷等很多原因都可能影响系统整体功能的执行，导致系统进入危险的状态，故系统安全性工作自顶至下涉及到系统的各个层次和各个环节，而软件安全性工作是系统安全性工作中的关键环节之一。 因此，软件可靠性技术解决的是如何减少软件失效的问题，而软件安全性解决的是如何避免或减少与软件相关的危险条件的发生。二者涉及的范畴有交又，但不完全相同。软件产生失效的前提是软件存在设计缺陷，但只有外部输入导致软件执行到有缺陷的路径时才会产生失效。因此，软件可靠性关注全部与软件失效相关的设计缺陷，以及导致缺陷发生的外部条件。由于只有部分软件失效可能导致系统进
入危险状态，故软件安全性只关注可能导致危险条件发生的失效。以及与该类失效相关的设计缺陷和外部输入条件。 硬件的失效，操作人员的错误等也可能影响软件的正常运行，从而导致系统进入危险的状态，因此软件安全性设计时必须对这种危险情况进行分析，井在设计时加以考虑。而软件可靠性仅针对系统要求和约束进行设计，考虑常规的容错需求，井不需要进行专门的危险分析。在复杂的系统运行条件下，有时软件、硬件均未失效，但软硬件的交互 作用在某种特殊条件下仍会导致系统进入危险的状态，这种情况是软件安全性设计考虑的重点之一，但软件可靠性并不考虑这类情况。2）技术发展背景 计算机应用范围快速扩展导致研制系统的复杂性越来越高。软硬件密切耦合，且软件的规模，复杂度及其在整个系统中的功能比重急剧上升，由最初的20%左右激增到80%以上。伴随着硬件可靠性的提高，软件的可靠性与安全性问题日益突出。 在军事、航空航天、医疗等领域，核心控制软件的失效可能造成巨大的损失甚至威胁人的生命。1985年6月至1987年1月，Therac-25治疗机发生6起超大剂量辐射事故，其中3起导致病人死亡。1991年海湾战争。爱国者导弹在拦截飞毛腿导弹中几次拦截失败，其直接原因为软件系统未能及时消除计时累计误差。1996年阿里亚娜5型运载火箭由于控制软件数据转换溢出起飞40秒后爆炸，造成经济损
摩擦学的现状与前沿
摩擦学的现状与前沿 ——机自09-8班姚安 03091131 摩擦学作为一门实践性很强的技术基础科学，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密切相关。它作为一门独立的学科受到世界各国普遍重视，摩擦学理论与应用研究进入了一个新的时期。 1 研究现状与发展趋势 现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为： (1)在以往分学科研究的基础上，形成了一支掌握机械、材料和化学等相关知识的专业研究队伍，有利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了摩擦学机理研究的深入发展。 (2)由于摩擦学专业教育的发展和知识普及，以及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工业界有大量的工程科技人员结合工程实际开展研究，促使摩擦学应用研究取得巨大的经济效益。 (3)随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究模式开始从以分析摩擦学现象为主逐步向着分析与控制相结合，甚至以控制性能为目标的研究模式发展。此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维修和改造逐步进入机械产品的创新设计领域。 （4）交叉学科的发展。摩擦学作为一门技术基础学科往往与其他学科相互交叉渗透从而形成新的研究领域，这是摩擦学发展的显著特点。主要的交叉学科如下:摩擦化学、生物摩擦学、生态摩擦学及微机械学等。 当今，相关科学技术特别是计算机科学、材料科学和纳米科技的发展对摩擦学研究起着重要的推动作用，主要表现在以下方面。 1.1 流体润滑理论 以数值解为基础的弹性流体动力润滑(简称弹流润滑)理论的建立是润滑理论的重大发展。现代计算机科学和数值分析技术的迅猛发展，对于许多复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定量计算目前薄膜润滑研究尚处于起步阶段，在理论和应用上都将成为今后润滑研究的新领域。 1.2 材料磨损与表面处理技术 现代材料磨损研究的领域已从以金属材料为主体扩展到非金属材料包括陶瓷、聚合物及复合材料的研究。表面处理技术或称表面改性是近20年来摩擦学研究中发展最为迅速的领域之一。它利用各种物理、化学或机械的方法使材料表面层获得特殊的成分、组织结构和性能，以适应综合性能的要求。就学科发展趋势而言，复合性材料的研究是材料科学的重点方向，而表面改性技术实质上就是研制表里具有不同材质的复合性材料，因而受到摩擦学者广泛的重视。 1.3 纳米摩擦学 纳米摩擦学提供了一种新的思维方式和研究模式，即从原子分子尺度上揭示摩擦磨损与润滑机理，从而建立材料微观结构与宏观特性之间的构性关系，这将更加符合摩擦学的研究规律.目前，纳米摩擦学的主要研究内容包括材料微观摩擦磨损机理与控制，以及表面和界面分子工程即通过材料表面微观改性和纳米涂层，或者建立有序分子膜润滑，以获得优异的减摩耐磨性能。当前的应用研究主要集中在计算机磁记录装置以及超精密和微型机械。纳米摩擦学是摩擦学研究的热点领域，迄今已有大量的研究报告发表，并出版了专著。
可靠性技术发展简介
西北工业大学航空学院 可靠性技术发展简介 01041201
摘要 可靠性理论是近30年来发展起来的一门新兴学科，它对现代军事、宇航、电子等工业的发展起了重要作用。从六十年代开始逐渐发展到研究结构、机械、机电系统及由上述系统组成的综合系统的可靠性问题。其应用范围也从比较尖端的工业部门扩展到一般工业部门。目前，可靠性设计和分析技术已成为许多工业部门中产品发展工作不可缺少的一环。但在现代科技飞速发展的时期，系统可靠性在理论和研究模式上还有欠缺，需要结合其他理论如模糊理论、人工智能等，是可靠性理论、试验和管理能够更成熟、更完美。 关键词：可靠性工程航空工业电子工业宇航工业核工业机械和非电子产品人可靠性现代化
可靠性技术发展简介 二十世纪以前 可靠性是伴随着兵器的发展而诞生和发展的，在人类文明经历了4000多年发展成长的漫长过程中，人类已经对当时所制作的石兵器进行了简单检验。在殷商时代已有的文字记载中，就有关于生产状况和产品质量的监督和检验，对质量和可靠性方面已有了朴素的认识。与可靠性工程学有关的数学理论早就发展起来了，可靠性工程最主要的理论基础——概率论早在十七世纪就由伽利略、巴斯卡、费米、惠更斯、伯努利、德·莫根、高斯、拉普拉斯、泊松等人逐步确立。布尼科夫斯基在十九世纪写了第一本概率论教程，他的学生切比雪夫发展了大数定律，他的另一个学生马尔科夫创立了随机过程论，这是可修系统最重要的理论基础。可靠性工程另一门主要的基础理论——数理统计学在本世纪三十年代初也得到了迅速发展。 二十世纪三十至四十年代，可靠性工程的准备和萌芽阶段 除了三、四十年代提出的机械维修概率、长途电话强度的概率分布、更新理论、试件疲劳与极限理论的关系外，1939 年瑞典人威布尔为了描述材料的疲劳强度而提出了威布尔分布，后来成为可靠性最常用的分布之一。 美国 最早的可靠性概念来源于航空。二战期间，因可靠性引起的飞机损失惨重，损失飞机2100架，是被击落飞机的1.5倍。1939年，美国航空委员会出版的《适航性统计学注释》中，提出了飞机由于各种失效造成的事故率不应超过0.00001/小时，相当于飞机在一小时飞行中的可靠度为0.99999，尽管这里并未明确提出“可靠度”的概念。现在所用的“可靠性”定义是在1952年美国的一次学术会议上提出来的。电子管的可选性太差是导致美国航空无线电设备可靠性问题的最大因素，美国当时的航空无线电设备有60%不能正常工作，其电子设备在规定的使用期限内仅有30%的时间能有效工作。为了解决这一问题，美国国防部组织人力，开始对电子管的可靠性进行研究，在1934年成立电子管开发委员会（VTD），1946年成立电子管专业小组（PET）和航空无线小组（ARINC）。这标志着可靠性的起步。 在美国，四十年代改进可靠性的努力集中于质量的提高方面。更好的设计、更强的材料、更坚硬更光滑的摩擦表面、先进的检验仪器等等——强调这一切都是为了延长零件或组合件的使用寿命。例如，通用汽车公司的电动分布通过使用更好的绝缘，高温和试验，和改进了的锥-球形滚柱轴承等办法，把机车所使用的牵引马达的使用寿命从25万英里延长到100万英里。通过对曲轴和凸轮轴的轴承表面进行新式的TOCCO硬化处理大大延长了柴油发动机的寿命。可靠性工程在易维护型设计、以及为预防性的维护安排规划、设施、技术和进度等方面都取得了进展。四十年代展现的其他显著的进步还有管理部门对于检验抽样方案，高生产率机床的生产控制图，估算水平和促进购买优质产品
可靠性技术
第十七章可靠性技术 产品的质量指标是产品技术性能指标和产品可靠性指标的综合。仅仅用产品技术性能指标不能反映产品质量的全貌。只有具备优良的技术性能指标又具备经久耐用，充分可靠、易维护、易使用等特点的产品，才称得上是一个高质量的产品。可靠性指标和技术性能指标最大的区别点在于：技术性能不涉及时间因素，它可以用仪器来测量；可靠性与时间紧密联系，它不能直接用仪器测量，要衡量产品的可靠性，必须进行大量的试验分析和统计分析，调查研究以及数学计算。※本章要求 （1）掌握产品可靠性的定义； （2）掌握产品可靠性函数及其计算； （3）掌握产品失效率的计算方法 （4）熟悉失效率曲线与类型； （5）掌握常用的失效分布函数； （6）熟悉可靠性分配的概念与等分配方法； （7）了解故障树分析方法。 ※本章重点 （1）产品可靠性与可靠度函数 （2）产品的失效率函数 （3）常用的失效分布 （4）可靠性预测与分配 ※本章难点 （1）产品的可靠度函数及其计算 （2）产品的失效率计算 （3）失效分布函数计算 §1产品可靠性的概念 一、产品可靠性定义 所谓可靠性是指产品（包括零件和元器件、整机设备、系统）在规定的条件下和规定的时间内，完成规定的能力。为了正确理解可靠性的定义，应注意：首先，必须明确产品可靠性研究的对象。其次，必须明确产品可靠性所规定的条件。再次，必须明确所规定的时间。最后，必须明确产品所需完成规定的功能。
对于可修复产品来说，可靠性的含义应指产品在其整个寿命周期内完成规定功能的能力。其中故障是指产品或产品的一部分不能或将不能完成规定功能的事件或状态叫出故障，对某些产品如电子元器件等亦称失效。分为：致命性故障，产品不能完成规定任务或可能导致重大损失；系统性故障，由某一固有因素引起，以特定形式出现的；偶然故障，由于偶然因素引起得故障。 可靠性需要满足：1）不发生故障。2）发生故障后能方便地、及时地修复，以保持良好功能状态能力，即要有良好的维修性。所谓维修性是指在规定条件下使用的产品在规定的时间内，按规定的程序和方法进行维修时，保持和恢复到能完成规定功能的能力。 二、可靠度函数 可靠度是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的概率。它是时间的函数，以R(t)表示。若用T 表示在规定条件下的寿命（产品首次发生失效的时间），则“产品在时间t 内完成规定功能”等价于“产品寿命T 大于t ”。 所以可靠度函数R(t)可以看作事件“T>t ”概率，即 )()(t T P t R >=＝?∞ t dt t f )( 其中f(t)为概率密度函数， 我们还可以定义分布函数 则F(t)称为产品的失效分布函数。显然有 可靠度R(t)可以用统计方法来估计。设有N 个产品在规定的条件下开始使用。令开始工作的时刻t 取为0，到指定时刻t 时已发生失效数n(t)，亦即在此时刻尚能继续工作的产品数为N-n(t)，则可靠度的估计值（又称经验可靠度）为 §2失效率和失效率曲线 一、产品的失效率 失效率是工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率。一般记为λ, 它也是时间t 的函数, 故也记为λ(t), 称为失效率函数, 有时也称为故障率函数或风险函数。 为了理解失效率函数的概念，现对它作一个更直观的剖析。设在t=0时有N 个产品投试，到时刻t 已有n(t)个产品失效，尚有N-n(t) 个产品在工作。再过Δt 时间，即到t+Δt 时刻， 有Δn(t)=n(t+Δt)-n(t) 个产品失效。那么，产品在时刻t 前未失效而在时间（t, t ＋Δt ）内失效率为) ()(t n N t n -?。而在时刻t 前未失效、
摩擦学研究的发展趋势
世纪回顾与展望 —摩擦学研究的发展趋势 温诗铸院士 摘要在回顾摩擦学发展历史的基础上，总结20世纪60年代以来，在摩擦学主要研究领域包括流体润滑、材料磨损与表面处理技术、纳米摩擦学等的发展现状和展望。分析了相关学科的发展和学科交叉对摩擦学研究的推动作用，并介绍了摩擦学与其他学科交叉领域如摩擦化学、生物摩擦学、生态摩擦学和微机械学等的发展概况和趋势。 摩擦学作为一门实践性很强的技术基础科学，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密切相关。18世纪的特点是以试验为基础的经验研究模式。19世纪末，开创了基于连续介质力学的研究模式。到了20世纪20年代以后，发展成为涉及力学、热处理、材料科学和物理化学等的边缘学科，从此开创了多学科综合研究的模式。1965年首次提出Tribology(摩擦学)一词，简要地定义为“关于摩擦过程的科学”。此后，它作为一门独立的学科受到世界各国普遍重视，摩擦学理论与应用研究进入了一个新的时期。 1 研究现状与发展趋势 现代摩擦学研究的主要特征可以归纳为： (1)在以往分学科研究的基础上，形成了一支掌握机械、材料和化学等相关知识的专业研究队伍，有利于对摩擦学现象进行多学科综合研究，推动了摩擦学机理研究的深入发展。 (2)由于摩擦学专业教育的发展和知识普及，以及摩擦学本身具有的实践性很强的特点，当今工业界有大量的工程科技人员结合工程实际开展研究，促使摩擦学应用研究取得巨大的经济效益。 (3)随着理论与应用的不断完善，摩擦学研究模式开始从以分析摩擦学现象为主逐步向着分析与控制相结合，甚至以控制性能为目标的研究模式发展。此外，摩擦学研究工作从以往的主要面向设备维修和改造逐步进入机械产品的创新设计领域。 20世纪60年代后，相关科学技术特别是计算机科学、材料科学和纳米科技的发展对摩擦学研究起着重要的推动作用，主要表现在以下方面。 1.1 流体润滑理论 以数值解为基础的弹性流体动力润滑(简称弹流润滑)理论的建立是润滑理论的重大发展。现代计算机科学和数值分析技术的迅猛发展，对于许多复杂的摩擦学现象都可能进行精确的定量计算。例如，在流体润滑研究中采用数值分析方法，已经建立了分别考虑摩擦表面弹性形变、热效应、表面形貌、润滑膜流变性能以及非稳态工况等实际因素影响，甚至于诸多因素综合影响的润滑理论，为机械零件的润滑设计提供了更加符合实际的理论基础。今后的任务是将润滑理论有效地应用于工程设计，其中对于某些机械零件诸如齿轮蜗轮传动的实际接触情况复杂，工作中润滑参数又不断变化，它们的润滑设计还需要进一步完善。
质量管理与可靠性复习资料及课后习题答案(20210113161811)
第一章现代质量管理概述 1. 什么是质量？如何理解质量的概念？质量：是指产品、体系或过程的一组固有特性满足顾客和其他相关方要求的能力（程度）。理解：①质量可存在于各个领域或任何事物中。②质量由一组固有特性组成。③满足要求是指应满足明示的、通常是隐含的、或必须履行的需要和期望。④质量的“动态性”。⑤质量的“相对性”。⑥比较质量的优劣时应在同一“等级”的基础上进行比较。 2. 产品质量包括哪些？ 是指产品的一组固有特性满足要求的程度。 产品是过程的结果，它包括服务（如运输）、硬件（如机械零件）、流程性材料（如润滑油）、软件（如程序）或其组合。 3. 何为广义质量？何为狭义质量？狭义质量：指的是仅仅从用户的角度去看质量，即性能、可信性、安全性、外观、经济性、可靠性、服务等。 广义质量：不仅从用户的角度去看质量，同时还应从社会的角度去理解，如是否环保等。 4. 何为工作质量？产品质量、过程质量与工作质量之间有什么关系？工作质量：是指企业生产经营中各项工作对过程、产品和服务质量的保证程度。取决于人的素质，包括质量意识、责任心、业务水平等。 过程：是将输入转化为输出的一组彼此相关的资源和活动。过程质量：是指过程的固有特性满足要求的程度。包括：规划过程质量、设计过程质量、制造过程质量、使用过程质量、报废处理过程质量等。 服务：是指为满足顾客的需要，供方和顾客之间接触的活动以及供方内部活动所产生的结果。服务质量：是指服务的固有特性满足要求的程度。服务的特性如：反应速度、服务能力、信誉、及时提供配件等。 5. 质量工程发展各个阶段各有什么特点？①质量检验阶段（事后检验阶段）这一阶段的质量管理仅限于质量的检验，依靠检验挑出不合格品。②统计质量控制阶段③全面质量管理阶段。④计算机辅助质量管理阶段。 6. 何为寿命循环周期质量？一个产品的寿命总是有限的，它从“摇篮”到“坟墓” ，再到“转生” ，陈伟产品的寿命周期循环。在产品寿命周期循环的各个阶段，都会有大量的质量活动，称为产品的寿命循环质量。 8.朱兰质量三部曲 ①质量计划（策划）：实现质量目标的准备程序。 ②质量控制：对过程进行控制保证质量目标的实现。 ③质量改进：有助于发现更好的管理工作方式。 9.质量管理的发展阶段①质量检验阶段（事后检验阶段）这一阶段的质量管理仅限于质量的检验，依靠检验挑出不合格品。②统计质量控制阶段③全面质量管理阶段。④计算机辅助质量管理阶段。 第二章全面质量管理 1. 全面质量管理有哪些主要特点？全面质量管理的特点主要体现在全员参与、全过程控制、管理对象的全面性、管理方法的全面性和经济效益的全面性等几个方面。 2. 全面质量管理的核心观点是什么？用户至上的观点、一切凭数据说话的观点、预防为主的观点、以质量求效益的观点、以零缺陷为目标的观点。 3. 全面质量管理包括哪些基本内容？ ⑴市场营销质量管理 ⑵设计过程质量管理 ⑶制造过程质量管理 ⑷辅助过程质量管理⑸用后处理过程质量管理 ⑹工作质量管理 4. 简述PDCA循环及其过程与特点 P—表示计划(Plan) D—表示执行(Do) C —表示检查(Check) A—表示处理(Action)
纳米摩擦学浅析
纳米摩擦学 引言 纳米摩擦学（ nano tribology），也称为微观摩擦学（micro tribology）或分子摩擦学（molecular tribology），它是在原子、分子尺度上研究摩擦界面上的行为、损伤及其对策。纳米摩擦学在学科基础、研究方法、实验测试设备和理论分析手段等方面都与宏观摩擦学研究有很大差别。主要有以下几点：在研究仪器方面，主要是扫描探针显微镜，它包括原子力显微镜、摩擦力显微镜以及专门的微型实验装置；在理论分析方面，由分子、原子结构出发，考察纳米尺度的表面和界面分子层摩擦学行为，其理论基础是表面物理和表面化学，采用的理论分析手段主要是计算机分子动力模型。而宏观摩擦学，通常是根据材料表明的体相性质在摩擦界面上的反应来表征其摩擦磨损行为，并应用连续介质力学，包括断裂和疲劳理论作为分析的基础。 1 纳米摩擦学的历史回顾发展过程 摩擦学作为一门实践性很强的技术基础科学，它的形成和发展与社会生产要求和科学技术的进步密切相关。有关摩擦学的研究可以追溯到十七世纪末，Amontons 在1966年通过对现象的观察与实验，首次归纳出固体摩擦定律。18世纪摩擦学的特点是以试验为基础的经验研究模式。19 世纪末，开创了基于连续介质力学的研究模式。到了20 世纪20年代以后，摩擦学发展成为涉及力学、热处理、材料科学和物理化学等的边缘学科，从此开创了多学科综合研究的模式。1965 年首次提出 Tribology(摩擦学)一词，简要地定义为“关于摩擦过程的科学”。随着现代测试技术和计算技术的发展，到20世纪80年代，我国摩擦学工作者在科研实践中意识到未来摩擦学的发展趋势是由宏观性能的考察深入到微观机理、性能，从而发展了纳米摩擦学。到此后，它作为一门独立的学科受到世界各国普遍重视，摩擦学理论与应用研究进入了一个新的时期。在20世纪90年代初期，当国际上开始兴起纳米摩擦学研究时，我国摩擦学工作者迅速启动该领域的研究，并取得可喜的研究成果。 纳米摩擦学是在原子、分子尺度（0.1～100mm）上研究相对运动界面的摩擦、磨损与润滑行为和机理。它是一种新的研究模式与思维方式，即从分子、原子尺度上揭示摩擦磨损和润滑机理，建立材料微观结构和宏观特性之间的构型关系，因此更加符合摩擦学的研究规律，标志着摩擦学学科发展到一个新阶段。 2 纳米摩擦学的研究点与研究进展 纳米摩擦学研究集中在揭示摩擦表面和界面原子、分子尺度范围内的结构、行为及其变化，它涉及一系列材料(包括金属、离子固体、半导体、陶瓷、聚合物和有机材料等)组成的非均匀系统的结构变化、能量转化、动力学等过程，以及在非平衡条件下的非线性流动、形变等力学行为。显然在纳米摩擦学研究范围内，材料的物理化学特性及其对环境变化的响应发生了很大的变化。因此，纳米摩擦学在研究方法和理论基础、测试技术及应用对象等方面都与宏观摩擦学不同。作为宏观摩擦学主要基础的连续介质力学以及材料的体相性能均不再适用。 2.1表面接触与粘着 宏观摩擦学认为，滑动摩擦过程中存在的表面接触、粘着、磨损等现象是由载荷作用下材料的体相变形所致，而不考虑界面间的分子作用。纳米摩擦学的近期研究结果表明，表面力或表面粘着能是产生变形和粘着的主要原因，某些材料甚至在零载荷时由于表面力作用将出现接触和变形。Landman等人进行大尺度的分子动力学模拟，研究硬的镍探针向软的金基片之间的法向移动过程。在法向趋近过程中，当接近到4人时，基片表面逐渐向探针鼓起，尔后突然向探针形成金的单分子粘着层。当探针插入基片后，基片晶格出现滑移和大范围的塑性流动。在分离过程中，基片材料韧性拉伸，形成丝状的“颈缩”，最后断裂。以上分析已被AFM实验所证实。 2.2边界润滑中的粘一滑现象 近期关于边界润滑状态下的粘滑现象的微观研究取得重要进展。通过SFA研究静摩擦特性，得出粘滑过程中滑动发生时，相应于在该润滑膜厚度下分子层数具有的界面粘着能处于最小值。极限剪应力(单位面积的静摩擦力)与分子层数存在着定量关系，而且各个分子层之间的剪应力不同，彼此可相差一个量级。此外，当润滑膜的分子层数不变时，极限剪应力的数值与滑动速度、载荷无关。体相状态完全不同，它是一种分子有序排列的
质量与可靠性
填空： 1.质量是一个综合性概念，它要求功能、成本、服务、环境、心理等方面均满足顾客 要求，要在一定条件下，实现上述多种要素的最佳组合。 2.顾客对产品质量的要求主要体现在产品符合顾客的要求、产品不能有缺陷、产品不能出 现早期故障、产品应具有稳健性。 3.产品质量的好坏，一般主要包括4个指标技术性能指标、可靠性指标、经济性指标、安 全指标。 4.ISO9000:2000对质量的定义：一组固有特性满足要求的能力。质量的含义具有与时俱 进特性，质量的基础是质量特性，各种质量特性共同构成质量。 5.质量体系文件的基本组成，包括：质量手册、质量体系程序、作业指导书、质量记录、 质量计划。 6.朱兰质量管理三部曲，包括：质量计划、质量控制、质量改进。 7.产品的质量指标一般可分定性和定量两种，定量又分为两种，分别是：计量型、计数型。 质量数据可通过适当的质量检测系统获得，质量数据具有两个重要特点波动性、规律性。 8.Benchmarking一种有效的组织学习方法，怎么开展Benchmarking，大致分五步：制定 Benchmarking计划、组建Benchmarking小组、信息收集、差距分析、采取改进行动。 9.衡量产品的可靠性指标有很多，主要的有四个，分别为：可靠度R（t）、失效分布函数 （故障率）F（t）、故障密度函数f（t）、故障率λ（t）。 简答： 1.朱兰质量管理三部曲 质量计划：针对特定的产品、项目或合同规定专门的质量措施、资源和活动顺序的文件质量控制：指为达到质量要求所采取的作业技术和活动。 质量改进：消除系统性的问题，对现有的质量水平在控制的基础上加以提高，使质量达到一个新水平、新高度。 2.质量体系文件的基本组成 质量手册：规划和实施一个质量体系的主要文件。 质量体系程序：产品实现的程序和管理程序。 作业指导书：作业指导者对作业者进行标准作业的正确指导的基准。 质量记录：企业已经进入过的质量活动所留下的记录。 质量计划：确定质量以及采用质量体系要素的目标和要求的活动。 3.六西格玛管理的过程改进模式DMAIC的含义 D：定义（define） M：测量（measures） A：分析（analyze） I：改进（improve）C：控制（control） 4.质量管理信息系统的主要功能：质量计划、质量数据采集与管理、质量评价与控制、质 量信息综合管理、系统总控。 5.质量管理中戴明环是指什么，主要内容包括什么？ 质量控制PDCA循环，即P表示计划plan、D表示执行do、C表示检查check、A表示处理action 6.影响质量的主要因素，即质量控制的对象主要包括哪些内容？ 5M1E 人（Man）机器（Machine）材料（Material）方法（Method）测量（Measurement）环境（Environment） 7.从设计质量控制的角度，产品质量的基础是什么？ 标准化与定制化标准化的实质是通过制定、发布和实施标准，达到统一。定制化服务