钛合金螺纹表面硼化与MoS_2润滑和摩擦学性能研究

介绍了采用液体化学硼化和涂覆MoS2固体润滑膜技术相结合,对钛合金螺纹表面进行改性处理,即提高表面强韧性、降低摩擦系数和消除粘结性的方法,同时阐述了钛合金表面硼化和MoS2固体润滑膜的制备过程,并应用扫描电镜和透射电镜分析了硼化膜微观结构;利用销盘式和环块式两种摩擦磨损试验机对比考查了改性膜层的摩擦学性能。     

原子氧辐照对MoS_2/酚醛环氧树脂粘结固体润滑涂层摩擦磨损性能的影响

为了揭示低地球轨道环境中的原子氧对粘结固体润滑涂层摩擦学性能的影响,制备了MoS2/酚醛环氧树脂粘结固体润滑涂层,并在原子氧地面模拟没备中对其进行辐照.采用球盘摩擦试验机考察了辐照前后涂层的摩擦磨损性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱仪(xPs)分析了辐照对涂层表面结构和组成的影响.研究发现,原子氧辐照增大了涂层的摩擦系数,降低了其耐磨性.表面结构和组成分析表明,原子氧辐照引起涂层中固体润滑剂MoS2发生部分氧化和粘结剂发生部分降解,使得涂层表面的O含量显著增大,而C含量明显降低.原子氧辐照引起的涂层表面结构和组成的变化是其改变粘结固体润滑涂层摩擦学性能的主要原因.     

航天器机构固体润滑球轴承磨损失效模型

根据赫兹接触理论和运动学基本原理,推导了固体润滑球轴承的接触应力和滑动速度公式。基于“航天器机构固体润滑球轴承的失效主要取决于固体润滑膜磨损”的分析结论,建立了固体润滑球轴承的磨损失效模型,并用已有的试验数据进行了初步验证。     

固体材料的空间环境摩擦试验

为了开展在模拟空间环境下材料摩擦学性能的研究,利用自行研制的空间环境摩擦试验装置,进行了几种固体材料在超高真空、交变温度和辐照（原子氧、紫外）等环境下的摩擦试验。试验结果表明:与大气环境下相比,PTFE、PI、MoS₂/PI粘结涂层和离子镀Ag薄膜在≤5×10-4 Pa真空环境中的摩擦系数发生了明显变化;高低温对离子镀Ag薄膜在真空中的摩擦系数有显著影响,而对溅射MoS₂薄膜的摩擦系数影响不明显;原子氧和紫外辐照导致PI、Kapton、PTFE和MoS2/PI粘结涂层等的真空摩擦系数显著改变。     

谐波减速器空间润滑及性能研究

谐波减速器采用的润滑技术是影响其在轨运动性能和服役寿命的主要因素。以XB40-200型谐波减速器为研究对象,刚轮-柔轮传动副采用油脂润滑,柔性轴承采用固体润滑,在优于1×10 -3Pa真空环境中进行了减速器传动效率和工作负载、工作温度关系研究,并开展了1000 h真空寿命试验。结果表明：谐波减速器传动效率随工作负载的升高总体呈增大趋势,在真空寿命试验的前500 h谐波减速器传动效率随工作温度升高而升高,后500h中其传动效率基本保持一致,1000 h真空寿命试验结束时谐波减速器传动效率平均值约50%。试验后对减速器进行分解得到,柔轮内壁与波发生器接触部位磨损明显,是下一步润滑工艺改进的重点。
     

MoS2自润滑复合材料的空间摩擦学性能研究

在模拟空间原子氧与高真空条件下,分别对微米MoS₂、MoS₂纳米球与MoS₂-IC 3种复合润滑材料的摩擦学性能进行了测试。结果显示MoS2纳米球复合材料具有最优的抗磨性能,MoS₂-IC复合材料的抗磨性能次之,微米MoS₂复合材料最差。3种复合材料的减摩性能相差较小,MoS₂纳米球复合材料的摩擦系数仅比其他两种复合材料略低。MoS₂-IC具有较高的化学活性,在摩擦过程中发生转移并形成转移润滑膜,从而具有较优的抗磨性能,MoS₂纳米球优异的摩擦学性能与其独特的球形封闭结构相关。     

航天器机构固体润滑球轴承的加速寿命试验方法

给出了加速寿命试验的一般流程,论述了长寿命航天器机构固体润滑球轴承的恒定应力加速寿命试验方法,包括加速应力类型、加速模型、应力水平、试验环境、试验件数量、试验测试参数、失效判据、试验终止条件、数据处理等要素的确定原则和方法。针对某航天器天线指向机构固体润滑球轴承,给出了具体的加速寿命试验方案示例。     

地面模拟空间环境下磷酸盐涂层的摩擦学行为

针对有机类固体润滑防护涂层长期暴露在空间环境下涂层表面降解、致密性下降、润滑作用失效等问题,设计开发了改性磷酸盐黏结固体润滑防护涂层。通过地面模拟空间综合环境设备系统,分析了改性磷酸盐黏结固体润滑防护涂层在长时间紫外、原子氧、高能质子和电子辐照后的结构变化和真空摩擦学性能。结果表明:紫外和高能粒子辐照对改性磷酸盐黏结固体润滑涂层的力学和真空摩擦磨损性能均无影响;原子氧对涂层表面的二硫化钼具有一定的氧化作用,但并未影响涂层的摩擦磨损性能,涂层经过各种辐照后仍然表现出良好的润滑作用。该涂层有望应用于航天飞行器相关运动部件的润滑与防护。     

空间流量调节阀的润滑

流量调节阀运动件较多,工作环境压力<10^-11Pa,流体润滑不适应该环境条件。阀芯与推进剂（N₂O₄和MON-1）接触,无成熟解决方案。本文提出的阀门运动件润滑方案,非接触介质运动件采用自润滑材料或固体润滑膜。阀芯润滑,提出了物理气象沉积类金刚石膜（DLC）、TiN-Au复合膜及单质纯金膜三种方案。通过试验研究,确定阀芯采用全新的润滑方式-离子镀金。     

高精度长寿命固体润滑滚动轴承弹性加载方式

文中讨论了空间飞行器高精度、长寿命、高可靠性活动部件－固体润滑滚动轴承的一种预加轴向载荷的方式。实验证明经过良好的设计和装调，采用转移膜润工艺，加以准确合适的均匀的轴向预载，可以使轴承保持低且较稳定的摩擦力矩、高的旋转精度和较长的寿命。     

月面环境下谐波减速器固液复合润滑寿命试验研究

本文对谐波减速器的失效机理和寿命影响因素进行了专门的研究分析。通过改进谐波减速器的润滑方式,开展了固液复合润滑特性分析和月面环境适应性分析,并对固液复合润滑谐波减速器进行了寿命试验验证。该固液复合润滑谐波减速器通过了在轨月面考核验证,为确定月面巡视器各活动机构谐波减速器的润滑技术状态提供了理论和试验依据,也为后续其他航天器的润滑技术状态提供了一条新的设计思路。     

航天器可靠性与空间特殊环境试验

文章论述了环境试验对航天器可靠性的重要作用,重点介绍了原子氧、空间辐照粒子、等离子体与带电、空间碎片等特殊环境及其效应对航天器寿命及可靠性的影响,并对开展航天器长寿命、高可靠环境试验技术研究提出一些建议。     

润滑对钛合金螺栓拧紧力矩的影响

阐述了不同润滑状态对钛合金螺栓拧紧力矩的影响,应用拧紧力矩法控制螺栓预紧力,当量拧紧力矩系数K是重要的影响因素;通过试验,测试出钛合金螺栓表面蓝色阳极氧化和表面强化后涂覆MoS2固体膜润滑剂两种状态的扭—拉关系曲线(即M-F曲线),进而确定两种表面润滑状态的当量拧紧力矩系数K值的差别。     

空间用长寿命自浮动电连接器原子氧侵蚀效应仿真研究

低地球轨道原子氧与航天器表面材料相互作用,可导致材料因氧化剥蚀而发生性能衰退。文章针对空间机械臂用某型长寿命自浮动电连接器,采用自主编写的计算软件,结合地面模拟试验获得的材料剥蚀率数据,对原子氧侵蚀效应进行仿真分析。仿真结果可直观显示电连接器表面各部分所受原子氧侵蚀的厚度分布。地面试验验证表明,经注量为7.83×1022 cm-2的原子氧辐照后,电连接器室温下绝缘电阻大于1×105 GΩ,满足技术要求。研究结果可为空间站用电连接器的设计和寿命预测提供参考。     

真空紫外对原子氧环境下S781白漆 性能影响的研究

文章利用AOBISEE设备对S781白漆分别进行了单一原子氧环境试验、真空紫外与原子氧递次试验以及原子氧与真空紫外综合辐照试验研究。试验研究中原子氧的积分通量为3.5×1019 atom/cm2,真空紫外辐照剂量为200 ESH;试验前后用高精度微量电子天平和TEMP 2000A便携式热发射率测试仪分别对样品的质量和热发射率进行了测试。通过测试及分析,发现原子氧与真空紫外综合环境对S781白漆产生了协和效应。S781白漆在经原子氧与真空紫外综合环境作用之后质量损失显著增大,3种不同环境试验对S781白漆的热发射率影响不明显。在辐照剂量范围内,S781白漆的真空紫外与原子氧递次试验不能替代原子氧／真空紫外综合辐照试验。     

C36018固体润滑轴承真空寿命试验

卫星对其光学系统的成像质量要求很高,为此研制了没有油污染的固体润滑轴承,并首先对其中线速度最高的 C36018轴承进行了真空寿命试验。轴承组件为外圈弹性加载结构,加载力均匀;摩擦力矩测量系统具有防共振、防撞击及测力灵敏度高且测量误差小等特点;轴承转速650r/min,按转15min 停15min的模式在1×10~(-4)Pa 左右真空下循环运转了2年,总转数5.2×10~8r,7个轴承组件无一失效。     

一种原位测量轨道原子氧效应的电阻型传感器

为了发展原子氧环境及其效应飞行实验技术,获得在轨飞行实验数据,北京卫星环境工程研究所研制了一种小型、低成本的原子氧环境及其效应探测器。这种探测器的传感器采用对原子氧敏感的导电材料制备电阻膜。电阻膜在飞行试验中遭遇到原子氧剥蚀。在轨道飞行实验中,通过原位监测受原子氧剥蚀传感器电阻值的变化,可以探测原子氧环境通量密度及被试验样品的原子氧剥蚀率。目前,采用电镀法及紫外线光刻和金属刻蚀微加工技术,已经成功制备了原子氧通量密度锇膜电阻传感器。它可以测量原子氧的通量密度和积分通量,在400～500 km的轨道高度工作寿命约为1年。原子氧效应探测器是在石英玻璃基底上淀积银膜,试验材料膜涂覆在银膜上。试验材料膜在轨与原子氧反应而变得越来越薄,当其被完全剥蚀后,暴露出来的银膜迅速被氧化,并且电阻变大。试验材料膜的剥蚀时间可以确定,试验材料的原子氧剥蚀率就可以计算出来。     

陶瓷基分子吸附器的航天器污染控制性能试验研究

为验证陶瓷基分子吸附器利用多孔材料的吸附性能降低航天器一定区域内污染水平的能力,试验研究真空环境中13X分子筛材料的分子污染物吸/脱附特性,以及以13X分子筛为吸附剂的陶瓷基分子吸附器对航天器用电缆放气产物的吸附性能。试验结果表明:13X分子筛可以有效捕获污染物分子,陶瓷基分子吸附器的吸附能力在3.1×10-2～3.4×10-2 g/cm2之间。陶瓷基分子吸附器可以应用于航天器热真空试验和在轨运行时的污染控制,有利于延长航天器寿命、提高航天器可靠性。     

高精度长寿命固体润滑滚动轴承弹性加载方式

文中讨论了空间飞行器高精度、长寿命、高可靠性活动部件——固体润滑滚动轴承的一种预加轴向载荷的方式。实验证明经过良好的设计和装调,采用转移膜润滑工艺,加以准确合适的均匀的轴向预载,可以使轴承保持低且较稳定的摩擦力矩、高的旋转精度和较长的寿命。     

锂离子电池快速寿命评价技术与方法

随着锂离子电池寿命特性的提升，以及电力储能、电动汽车和航空航天等应用领域对长期运行可靠性的需求，迫切需要在较短时间内完成锂离子电池的高精度全周期寿命评价。近年来，针对锂离子电池剩余寿命的研究较多，但对以锂离子电池寿命特性验证与鉴定为目的的快速寿命评价技术和方法缺乏系统梳理。本文分析了锂离子电池寿命评价的快速、高精度、强适用性等特点，归纳了锂离子电池寿命预测的通用技术和加速寿命试验设计流程，总结了4种可操作性强的快速寿命评价方法实例，为锂离子电池设计、制造和应用提供参考和借鉴。