【摘 要】
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海洋蕴藏着丰富的资源,开发海洋资源需要现代化的水下装备作为载体。海水液压技术直接以天然海水作为工作介质,具有对环境的友好和简单的系统组成,已成功运用于水下装备中。然而海水的粘度低、含有悬沙且腐蚀性强,难以在水液压系统的摩擦副间形成润滑膜。摩擦副易遭受不同程度的摩擦和腐蚀失效,进而影响水下装备的工作性能及服役寿命。其次摩擦副在高静水压力下的摩擦腐蚀特性可能与常压下有所不同。高压下的摩擦腐蚀试验开展困
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“全海深载人潜水器可调压载装置集成技术研究（2016YFC030060201）”； 国家重点研发计划项目“全海深载人潜水器海水泵关键技术研究（2016YFC0304800）”； 国家自然科学基金“全海深潜器浮力调节海水泵的基础理论与实验研究（5150090646）”；
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海洋蕴藏着丰富的资源,开发海洋资源需要现代化的水下装备作为载体。海水液压技术直接以天然海水作为工作介质,具有对环境的友好和简单的系统组成,已成功运用于水下装备中。然而海水的粘度低、含有悬沙且腐蚀性强,难以在水液压系统的摩擦副间形成润滑膜。摩擦副易遭受不同程度的摩擦和腐蚀失效,进而影响水下装备的工作性能及服役寿命。其次摩擦副在高静水压力下的摩擦腐蚀特性可能与常压下有所不同。高压下的摩擦腐蚀试验开展困难,目前国内外关于这方面的研究几乎空白,导致水液压系统摩擦副的设计缺少理论依据。基于上述问题,本文开展了大深度条件下水润滑摩擦副的摩擦腐蚀特性研究。具体研究内容及成果如下:（1）研究了摩擦腐蚀试验机在高压下加载力精确传递与测量的方法。使用的间隙密封和特殊结构的油缸减小了附加扭矩对试件摩擦扭矩测量的影响。研制的试验机可稳定模拟的静水压力为80 MPa。开发了试验机的数据采集控制系统,用于采集四路模拟信号及控制电机转速。研制了四种全固态参比电极用于高压下的腐蚀研究,试验表明高纯锌电极、热浸涂Ag/Ag Cl电极和银镀Ag Cl电极均可在80 MPa的高压环境中使用。（2）研究了0-80 MPa静水压力对聚醚醚酮的摩擦性能的影响,使用431SS作为配副。结果显示该配副的平均摩擦系数随静水压力的增加而减小。静水压力有助于降低该配副的磨损率。随着压力的增加,CF/PEEK的磨损机理从黏着磨损转变为疲劳磨损,而431SS的磨损机理为磨粒磨损。与常压试验后的滑动表面相比,高压试验后的CF/PEEK表面粗糙度较小。此外XRD分析表明CF/PEEK的结晶度随静水压力线性下降。（3）研究了0-80 MPa静水压力对WC-10Co-4Cr和Si3N4对磨时的摩擦腐蚀特性的影响。结果表明压力对其摩擦特性影响不明显,该摩擦副在不同压力下均具有较小的摩擦系数和磨损率,可能与具有润滑作用的反应膜生成有关。电化学试验表明WC-10Co-4Cr的腐蚀速率随压力增大,且摩擦能加快WC-10Co-4Cr的腐蚀。WC-10Co-4Cr的磨损机理为Co Cr粘结相的腐蚀导致WC颗粒的摩擦脱落,以及部分的磨粒磨损;而Si3N4的磨损机理为疲劳磨损导致的表层材料剥离。研究的CF/PEEK、WC-10Co-4Cr和Si3N4配副均在0-80 MPa环境中表现出低阻、耐磨、抗压的优良特性。研究成果奠定了大深度条件下摩擦副的研究基础,目前两对摩擦副均已成功运用于“奋斗者号”万米载人潜水器浮力调节海水泵。
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