【正文】 的多元摻雜納米復合薄膜材料。分析摩擦表面微觀結構、修復保護膜的變化規(guī)律，研究復合薄膜界面微結構和成分特征以及服役過程中形成的修復保護膜與其減摩潤滑、耐磨性能的關系規(guī)律。，深入研究QPT熱處理復相組織的精確調控機制研究；軸承鋼熱處理過程中相變塑性機制與模型的研究；碳濃度分布與軸承性能關系研究及滲碳工藝精確控制原理研究；高性能軸承材料組織狀態(tài)優(yōu)化設計原理與方法；軋制塑性變形熱力耦合模型和數(shù)值模擬；研究磨削比能、磨削熱和磨削力的數(shù)學模型；，研究滾動軸承各組件宏微觀幾何特征及載荷引起的變形在多結合面間的傳遞及累積規(guī)律及其對軸承回轉精度的影響；研究服役條件下軸承旋轉精度隨時間的演變規(guī)律；研究軸承服役性能指標在線實時測量及預緊力實時調控技術；：高速重載軸承動態(tài)接觸、摩擦學與疲勞試驗臺建設；軸承固體表面潤滑介質分布測量與潤滑油膜的測量技術的開發(fā)；（1） 完成混合潤滑下動態(tài)接觸問題分析，揭示球基滾動軸承動態(tài)接觸過程的接觸區(qū)域演化規(guī)律；（2） 完成潤滑介質分布實驗測量系統(tǒng)研制，揭示軸承中潤滑介質在固體表面分布規(guī)律；（3） 揭示潤滑劑流變性質對潤滑性能的影響；（4） 發(fā)展軸承摩擦副表面多元摻雜納米復合固體潤滑薄膜的可控制備，揭示特定環(huán)境下膜層抗磨損低摩擦的形成機理，提出該類復合薄膜體系在軸承摩擦副工況下的的失效機理和延壽理論。（5） 建立軸承鋼熱處理過程中的相變塑性模型，揭示滲碳工藝及其對軸承性能影響規(guī)律（6） 建立高性能軸承材料組織狀態(tài)優(yōu)化設計方法及軸承滾道軋制變形熱力耦合模型和數(shù)值模擬方法；建立磨削比能、磨削熱和磨削力的數(shù)學模型；（7） 揭示軸承組件幾何特征對軸承旋轉精度的影響機制及軸承旋轉精度形成機理，找出影響旋轉精度的最主要因素；建立軸承服役性能衰退的模型，揭示服役工況對軸承性能的影響機制；提出較完備的軸承性能監(jiān)測技術與在線預緊技術。（8） 完成項目中期檢查報告。本年度預期發(fā)表論文3137篇；申請專利79項，培養(yǎng)碩士、博士2225名第三年 第三年度是對基礎理論的深入研究、主要實驗數(shù)據(jù)的處理與正確性校驗、理論與實驗對比工作。主要研究內容包括： 在潤滑接觸研究方面，(a)研究混合潤滑接觸狀態(tài)下摩擦學表現(xiàn)；研究工況、裝配、結構因素對動態(tài)接觸問題、摩擦學行為問題的影響規(guī)律；研究精密滾動軸承壽命與可靠性及其動態(tài)接觸機理問題；(b)多因素耦合潤滑模型構建；潤滑狀態(tài)轉換的關鍵載荷、速度因素研究；實際供油條件下軸承中潤滑油膜形成的模型建立及數(shù)值求解；關鍵數(shù)據(jù)的重復性檢驗；(c)設計制備具有自修復功能的新型納米潤滑添加劑并研究其自修復機理。針對精密、重載、高速軸承開展極端條件下使用的潤滑油脂的復合配方研究； 在軸承可控性制造方面，(a)高性能滾動軸承鋼的實驗室制備；軸承鋼組織場、性能場和殘余應力場等多場的模擬方法、設計與調控機制研究；氮化+淬火復合表面改性新工藝研究。(b)滾道軋制過程彈性變形區(qū)、塑性變形區(qū)運動變化和應變狀態(tài)分布規(guī)律；磨削溫度場和溫度變化歷程的可控磨削和冷卻技術研究； 針對軸承的性能控制與設計，研究面向預定精度的軸承相關參數(shù)反演計算策略；研究軸承熱力服役性能的耦合關系；研究軸承裝調工藝、服役條件等與軸承服役性能的影響規(guī)律。 開展軸承摩擦學、潤滑、服役性能的試驗，進行試驗數(shù)據(jù)處理以及科學數(shù)據(jù)重復性校驗工作。（1） 建立微接觸模型與方法；初步建立可靠性分析模型；獲得軸承摩擦與磨損試驗結果；揭示宏微觀拓撲結構因素對高速精密軸承動力學表現(xiàn)的影響規(guī)律；揭示動態(tài)接觸機理與摩擦學長期發(fā)展演化的規(guī)律。（2） 完成多因素耦合潤滑模型構建；潤滑狀態(tài)轉換關鍵載荷速度確定；滾動軸承潤滑溫度、厚度油膜測量系統(tǒng)的開發(fā)；實際供油條件下軸承中潤滑油膜形成的模型建立及數(shù)值求解（3） 揭示適用于多種極端潤滑條件下軸承潤滑劑的復合配方規(guī)律。（4） 建立熱處理后性能場、殘余應力場的特征及正確預測；揭示熱處理工藝參數(shù)對微觀組織、變形及殘余應力影響的規(guī)律；并獲得氮化+淬火復合表面改性后微觀組織及其特征（5） 揭示軸承滾道軋制過程基體材料變形分布規(guī)律及體組織和表面狀態(tài)遺傳演化規(guī)律；建立磨削比能、磨削力和磨削熱量產生、傳散控制方法；建立磨削溫度場和溫度變化歷程的控制磨削方法；（6） 軸承反演設計方法；建立軸承熱力服役性能的耦合模型；本年度預期發(fā)表論文2939篇；申請軟著及專利79項；培養(yǎng)碩士、博士1517名。第四年 第四年度是對主要基礎理論研究成果的校驗、對各種基本規(guī)律的總結及應用。主要研究內容包括： 在潤滑接觸研究方面，(a)實際軸承滾道與滾動體接觸行為微接觸區(qū)域變化問題的研究；極端工況與結構因素與軸承界面耦合場的接觸適應性研究；高速重載精密軸承的功耗與溫升的接觸潤滑機理；(b)局部油膜破裂分析；熱失穩(wěn)機理及模型研究；軸承潤滑油膜的建立及演化過程。 (c)將研制的固體潤滑薄膜材料與高性能潤滑油的結合，探索和揭示固液復合潤滑體系的多尺寸協(xié)同潤滑機理，建立基于固液復合多重潤滑的高可靠自適應潤滑技術的相關理論。 軸承制備工藝方面的研究，包括(a)高性能滾動軸承鋼工藝性能和服役性能研究、熱處理工藝與組織控制原理、整體熱處理軸承鋼中微觀組織與性能關系、表面改性軸承鋼中滲氮層微觀組織與性能關系等研究；(b)軋制過程基體組織和表面狀態(tài)演化損傷與裂紋形成分布規(guī)律、殘余應力分布規(guī)律研究；軋制成形過程參數(shù)在線測量控制方法；磨削溫度場和溫度變化歷程的可控磨削和冷卻技術； 軸承服役性能深入研究及服役性能在線調控技術進行實驗研究；軸承原型的設計； 關鍵數(shù)據(jù)的重復性檢驗；（1） 建立多尺度接觸模型與方法；精密軸承摩擦學或動力學行為控制的關鍵尺寸規(guī)范；揭示高速軸承滾滑控制的接觸機理與結構因素；揭示微幅擾動因素對精密軸承精度保持的影響規(guī)律。（2） 建立潤滑熱失穩(wěn)動力學模型，揭示軸承潤滑油膜的建立及演化過程；（3） 提出固液復合潤滑薄膜體系的失效機理和損傷模型，揭示新型固液協(xié)同潤滑薄膜在多環(huán)境耦合下的多尺度協(xié)同潤滑機理，獲得適用于軸承摩擦副并具有一定環(huán)境自適應和自修復特性的長壽命、高可靠的固液協(xié)同潤滑體系。（4） 預計軸承服役條件與熱處理工藝配合原理、軸承整體熱處理工藝原理、軸承表面滲氮+淬火復合處理工藝原理；揭示軋制成形過程條件對滾道精度和組織演化的影響規(guī)律；初步建立軋制成形過程參數(shù)在線測量控制方法；建立磨削溫度場和溫度變化歷程的控制磨削方法；（5） 建立預緊力與軸承服役性能的內在關聯(lián)模型，實現(xiàn)軸承服役性能的在線動態(tài)調控；（6） 完成重載及高速精密軸承原型的設計。本年度發(fā)表論文3844篇，申請專利及軟件注冊79項，培養(yǎng)碩士或博士研究生2531名。五年第五年度為項目總結與驗收階段，重點是誰各種研究成果的整理、完善。主要間就內容包括： 在潤滑接觸研究方面，（a）針對高鐵或軋機等高端精密軸承，研究潤滑接觸機理及摩擦學表現(xiàn)；基于課題綜合理論與實驗支持，進行高鐵與高檔數(shù)控機床等軸承設計與臺架實驗；（b）滾動軸承潤滑機理；滾動軸承潤滑熱失穩(wěn)條件；(c) 滿足軸承摩擦副部件潤滑要求的自適應潤滑體系理論方法的建立；多因素耦合環(huán)境下其損傷模型和壽命控制規(guī)律。在具有代表性的軸承摩擦副表面進行高性能復合固體潤滑薄膜的均勻施鍍、可靠粘結以及復合固體潤滑體系的優(yōu)化等關鍵技術集成，最終實現(xiàn)高端軸承摩擦副表面復合潤滑薄膜體系的穩(wěn)定化工藝規(guī)范及設計理念。 在可控性制造方面，（a）研究軸承熱處理工藝寬容度及適用性；高性能滾動軸承鋼梯度復相組織精確調控理論；（b）軸承滾道幾何精度和組織性能控制成形工藝規(guī)劃與優(yōu)化方法；揭示軸承滾道表層強化的可控機理； 各種理論模型的完善；高速精密與重載滾動軸承原型的制造、裝配與性能測試；整理研究資料，課題驗收。 課題總結與項目結題。（1） 建立服務于高端精密軸承技術發(fā)展的數(shù)據(jù)庫和提出研發(fā)設計規(guī)范等；（2） 揭示滾動軸承潤滑機理，建立軸承潤滑設計理論；建立軸承潤滑熱失穩(wěn)條件；（3） 建立軸承摩擦副自適應潤滑體系的理論方法，發(fā)展34種具有超低摩擦系數(shù)和優(yōu)異抗磨損性能以及具有自適應特性的軸承摩擦副表面潤滑復合體系的集成化工藝，揭示新型復合潤滑體系在多環(huán)境耦合下的協(xié)同潤滑機理及其損傷模型和壽命控制規(guī)律。（4） 建立不同服役條件軸承的不同表面處理技術適用準則；建立軸承滾道幾何精度和組織性能控制成形工藝規(guī)劃與優(yōu)化方法；（5） 建立軸承滾道表層強化的數(shù)學模型及可控磨削方法（6） 設計、生產裝配并實驗高速精密與重載滾動軸承原型各一套；（7） 完成項目驗收。本年度預期發(fā)表論文3343篇；申請軟著及專利35項；培養(yǎng)碩士、博士3035名。 項目最后形成專著1本。一、研究內容本項目結合我國重大裝備的需求，針對重大裝備基礎件滾動軸承的關鍵問題—軸承運動副的動態(tài)接觸、摩擦與潤滑、熱失穩(wěn)、組件的加工處理以及裝配和服役過程，重點圍繞高速重載精密軸承多界面系統(tǒng)動態(tài)潤滑接觸理論，高速重載精密軸承組件的控形控性制造和復雜工況下軸承服役性能創(chuàng)成三個關鍵科學問題，開展以下研究：科學問題一： 高速重載精密軸承多界面系統(tǒng)動態(tài)潤滑接觸理論高速重載精密軸承的滾動體、滾道、保持架、潤滑介質形成多界面集成系統(tǒng)，表面的宏微觀結構、界面的相互作用、潤滑介質的分子特性等均會對軸承性能產生重大影響。工作在復雜工況下，軸承易發(fā)生多重模式的失效，而潤滑接觸失效是其主要原因之一。高速重載等極端的工作條件使得按常規(guī)設計和制造的軸承無法滿足運行要求。高速重載條件下，運動副表面微凸體接觸及軟化、滾動體與滾道表面及次表面發(fā)生的彈塑性變形及累積演化，導致運動副間隙劇烈變化、運動精度喪失及振動噪聲增大等問題。發(fā)生的磨損、摩擦和高溫將誘發(fā)運動界面接觸區(qū)潤滑膜失效破裂；高溫、高應力和高剪切使得潤滑劑滾動體摩擦界面發(fā)生更為復雜的物理化學反應，滾動體材料與潤滑劑分子及微結構發(fā)生不可逆變化，導致軸承潤滑材料老化和界面系統(tǒng)失效進程加速；同時，通過可控的高應力誘發(fā)微塑性變形卻可實現(xiàn)表面損傷修復，利用精確誘導的摩擦化學沉積反應可產生表面自修復等行為。對以上問題的研究涉及到多界面系統(tǒng)動態(tài)接觸行為及演化規(guī)律、有效潤滑油膜的建立機理及影響因素、潤滑介質與摩擦表面相互作用等關鍵性基礎問題。這些問題影響高速重載精密軸承系統(tǒng)的性能與服役行為，對軸承傳統(tǒng)設計理論提出嚴峻的挑戰(zhàn)。本項目將圍繞高速重載精密軸承多界面系統(tǒng)動態(tài)潤滑接觸理論這一科學問題展開研究，主要內容包括：研究內容1：軸承復雜界面系統(tǒng)相互作用的動態(tài)接觸機理及軸承失效高速重載精密軸承工作在多界面系統(tǒng)及多物理場環(huán)境中，其界面系統(tǒng)包括滾動體、內外滾道、保持架、潤滑介質及裝配組件等之間相互作用。高速重載精密軸承可靠穩(wěn)定工作的本質在于界面系統(tǒng)在多物理場環(huán)境中能夠自適應配合，維持原始設計、制造和安裝等期望的性能要求。高速重載精密軸承界面系統(tǒng)多物理場相互耦合作用將產生特有的物理現(xiàn)象，需要考慮多種宏微觀設計制造及安裝使用因素或某些隱含因素，如微接觸區(qū)域的擴展、塑性變形累積及長期演化規(guī)律等。在這樣的界面系統(tǒng)及復雜工況下，其研究的核心問題是對復雜界面系統(tǒng)的接觸機理認識、動力學相關及復雜性摩擦學行為的有效預測等?？梢哉f，復雜界面系統(tǒng)相互作用的接觸機理認識是高速重載精密軸承基礎研究的核心問題，為進一步研究其他諸多相關問題提供重要的理論基礎及科學根據(jù)。高速重載精密軸承復雜界面微約束空間上涉及多物理、多系統(tǒng)、移動界面與多域問題的相互作用，例如彈性場、薄膜流動、熱、宏微觀表面幾何拓撲結構特征、材料行為、潤滑劑等問題。本課題通過發(fā)展復雜界面系統(tǒng)耦合場相互作用下動態(tài)接觸問題的先進理論、模型及數(shù)值模擬技術,探索高速重載精密軸承多場耦合相互作用下,復雜界面系統(tǒng)的表面幾何拓撲結構、潤滑劑、軸承運動條件以及軸承材料的性能等對界面局部與整體動態(tài)接觸的影響規(guī)律；研究潤滑、接觸區(qū)域的演化、疲勞、摩擦與磨損的動態(tài)長期發(fā)展的累加效應及其對界面耦合場動態(tài)演化的行為規(guī)律，為發(fā)展高速重載精密軸承設計、加工與應用技術提供理論基礎和科學依據(jù)。重點研究:軸承復雜界面系統(tǒng)相互作用下的接觸理論與疲勞失效機理；宏微觀拓撲結構對其摩擦學行為長期演化影響的規(guī)律；混合潤滑狀態(tài)下微觀動態(tài)接觸系統(tǒng)動力學行為及其長期運行的精度保持機制；軸承真實工況試驗與理論預測有效結合及軸承遠期性能發(fā)展的預測；急速啟停工況軸承系統(tǒng)動態(tài)接觸行為對軸承可靠性影響規(guī)律的研究。研究內容2：高速重載精密軸承潤滑機理及熱失穩(wěn)機制高速重載精密軸承服役條件多樣，多數(shù)工作條件惡劣、服役期長、維修困難，要求軸承具有非常高的運行精度和壽命。摩擦副長期處于高壓和高剪切狀態(tài)，易造成接觸區(qū)彈塑性變形、持續(xù)高溫、潤滑膜破裂和熱失穩(wěn)，最終導致界面因潤滑失效而嚴重磨損，形成多重模式失效。軸承運動副表面潤滑介質的供給和分布對潤滑性能和運行精度產生重要影響。而高速重載及由此引起的系統(tǒng)動力學行為也將顯著影響軸承運動副界面的間隙和摩擦特性。研究高速重載工況對摩擦副表面結構、潤滑劑供給和分布、潤滑性能演變、摩擦副損傷及潤滑失效行為的影響規(guī)律是高性能軸承運動界面設計與結構優(yōu)化設計的基礎。本課題將研究潤滑介質的精確供給和分布對潤滑性能的影響規(guī)律，考察潤滑膜熱失穩(wěn)的發(fā)生機制，在建立全尺度多因素耦合潤滑接觸模型的基礎上研究接觸區(qū)局部壓力、膜厚、溫度和表層應力的空間分布及時變規(guī)律，探索潤滑膜局部失效與表面溫度的關系，并建立接觸表面－潤滑劑所組成的摩擦系統(tǒng)由局部潤滑失效發(fā)展為整體失效或轉向穩(wěn)定潤滑的條件；同時發(fā)展真實條件下滾動軸承潤滑性能參數(shù)的測量技術，對建立的理論體系進行驗證，為軸承的性能評價和檢測提供基礎理論。重點研究: (1) 滾動軸承接觸界面全尺度多因素耦合潤滑接觸建模；(2) 高速重載條件下滾動軸承的油膜潤滑機理及界面參數(shù)影響規(guī)律研究；(3) 高速重載工況下滾動軸承接觸界面流體潤滑的熱失穩(wěn)機制；(4) 軸承工作條件下潤滑介質在運動界面的分布規(guī)律和成膜機理研究；(5) 真實條件下滾動軸承潤滑油膜的測量技術及相關機理研究。研究內容3：軸承多重潤滑膜生成機理及新型軸承潤滑材料設計滾動軸承的潤