【正文】 的多元摻雜納米復(fù)合薄膜材料。分析摩擦表面微觀結(jié)構(gòu)、修復(fù)保護膜的變化規(guī)律，研究復(fù)合薄膜界面微結(jié)構(gòu)和成分特征以及服役過程中形成的修復(fù)保護膜與其減摩潤滑、耐磨性能的關(guān)系規(guī)律。，深入研究QPT熱處理復(fù)相組織的精確調(diào)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(guān)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(shè)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(xué)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(jié)合面間的傳遞及累積規(guī)律及其對軸承回轉(zhuǎn)精度的影響；研究服役條件下軸承旋轉(zhuǎn)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(yù)緊力實時調(diào)控技術(shù)；：高速重載軸承動態(tài)接觸、摩擦學(xué)與疲勞試驗臺建設(shè)；軸承固體表面潤滑介質(zhì)分布測量與潤滑油膜的測量技術(shù)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(zhì)分布實驗測量系統(tǒng)研制，揭示軸承中潤滑介質(zhì)在固體表面分布規(guī)律；（3） 揭示潤滑劑流變性質(zhì)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(fù)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(fù)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(shè)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(xué)模型；（7） 揭示軸承組件幾何特征對軸承旋轉(zhuǎn)精度的影響機制及軸承旋轉(zhuǎn)精度形成機理，找出影響旋轉(zhuǎn)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(shù)與在線預(yù)緊技術(shù)。（8） 完成項目中期檢查報告。本年度預(yù)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(chǔ)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(nèi)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(xué)表現(xiàn)；研究工況、裝配、結(jié)構(gòu)因素對動態(tài)接觸問題、摩擦學(xué)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(gòu)建；潤滑狀態(tài)轉(zhuǎn)換的關(guān)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(guān)鍵數(shù)據(jù)的重復(fù)性檢驗；(c)設(shè)計制備具有自修復(fù)功能的新型納米潤滑添加劑并研究其自修復(fù)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(fù)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(yīng)力場等多場的模擬方法、設(shè)計與調(diào)控機制研究；氮化+淬火復(fù)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(yīng)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(shù)研究； 針對軸承的性能控制與設(shè)計，研究面向預(yù)定精度的軸承相關(guān)參數(shù)反演計算策略；研究軸承熱力服役性能的耦合關(guān)系；研究軸承裝調(diào)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(xué)、潤滑、服役性能的試驗，進行試驗數(shù)據(jù)處理以及科學(xué)數(shù)據(jù)重復(fù)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(jié)果；揭示宏微觀拓撲結(jié)構(gòu)因素對高速精密軸承動力學(xué)表現(xiàn)的影響規(guī)律；揭示動態(tài)接觸機理與摩擦學(xué)長期發(fā)展演化的規(guī)律。（2） 完成多因素耦合潤滑模型構(gòu)建；潤滑狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)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(fù)合配方規(guī)律。（4） 建立熱處理后性能場、殘余應(yīng)力場的特征及正確預(yù)測；揭示熱處理工藝參數(shù)對微觀組織、變形及殘余應(yīng)力影響的規(guī)律；并獲得氮化+淬火復(fù)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(chǎn)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(shè)計方法；建立軸承熱力服役性能的耦合模型；本年度預(yù)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(chǔ)理論研究成果的校驗、對各種基本規(guī)律的總結(jié)及應(yīng)用。主要研究內(nèi)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(jié)構(gòu)因素與軸承界面耦合場的接觸適應(yīng)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(jié)合，探索和揭示固液復(fù)合潤滑體系的多尺寸協(xié)同潤滑機理，建立基于固液復(fù)合多重潤滑的高可靠自適應(yīng)潤滑技術(shù)的相關(guān)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(guān)系、表面改性軸承鋼中滲氮層微觀組織與性能關(guān)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(yīng)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(shù)； 軸承服役性能深入研究及服役性能在線調(diào)控技術(shù)進行實驗研究；軸承原型的設(shè)計； 關(guān)鍵數(shù)據(jù)的重復(fù)性檢驗；（1） 建立多尺度接觸模型與方法；精密軸承摩擦學(xué)或動力學(xué)行為控制的關(guān)鍵尺寸規(guī)范；揭示高速軸承滾滑控制的接觸機理與結(jié)構(gòu)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(xué)模型，揭示軸承潤滑油膜的建立及演化過程；（3） 提出固液復(fù)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(yīng)和自修復(fù)特性的長壽命、高可靠的固液協(xié)同潤滑體系。（4） 預(yù)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(fù)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(yù)緊力與軸承服役性能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)模型，實現(xiàn)軸承服役性能的在線動態(tài)調(diào)控；（6） 完成重載及高速精密軸承原型的設(shè)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(jié)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(nèi)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(xué)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(shè)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(yīng)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(fù)合固體潤滑薄膜的均勻施鍍、可靠粘結(jié)以及復(fù)合固體潤滑體系的優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)集成，最終實現(xiàn)高端軸承摩擦副表面復(fù)合潤滑薄膜體系的穩(wěn)定化工藝規(guī)范及設(shè)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(fù)相組織精確調(diào)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(jié)與項目結(jié)題。（1） 建立服務(wù)于高端精密軸承技術(shù)發(fā)展的數(shù)據(jù)庫和提出研發(fā)設(shè)計規(guī)范等；（2） 揭示滾動軸承潤滑機理，建立軸承潤滑設(shè)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(yīng)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(yīng)特性的軸承摩擦副表面潤滑復(fù)合體系的集成化工藝，揭示新型復(fù)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(shù)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(xué)模型及可控磨削方法（6） 設(shè)計、生產(chǎn)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(yù)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(nèi)容本項目結(jié)合我國重大裝備的需求，針對重大裝備基礎(chǔ)件滾動軸承的關(guān)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(fù)雜工況下軸承服役性能創(chuàng)成三個關(guān)鍵科學(xué)問題，開展以下研究：科學(xué)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(zhì)形成多界面集成系統(tǒng)，表面的宏微觀結(jié)構(gòu)、界面的相互作用、潤滑介質(zhì)的分子特性等均會對軸承性能產(chǎn)生重大影響。工作在復(fù)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(shè)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(dǎo)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(yīng)力和高剪切使得潤滑劑滾動體摩擦界面發(fā)生更為復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，滾動體材料與潤滑劑分子及微結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆變化，導(dǎo)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(yīng)力誘發(fā)微塑性變形卻可實現(xiàn)表面損傷修復(fù)，利用精確誘導(dǎo)的摩擦化學(xué)沉積反應(yīng)可產(chǎn)生表面自修復(fù)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(zhì)與摩擦表面相互作用等關(guān)鍵性基礎(chǔ)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(shè)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(xué)問題展開研究，主要內(nèi)容包括：研究內(nèi)容1：軸承復(fù)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(nèi)外滾道、保持架、潤滑介質(zhì)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(zhì)在于界面系統(tǒng)在多物理場環(huán)境中能夠自適應(yīng)配合，維持原始設(shè)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(chǎn)生特有的物理現(xiàn)象，需要考慮多種宏微觀設(shè)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(fù)雜工況下，其研究的核心問題是對復(fù)雜界面系統(tǒng)的接觸機理認識、動力學(xué)相關(guān)及復(fù)雜性摩擦學(xué)行為的有效預(yù)測等?？梢哉f，復(fù)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(chǔ)研究的核心問題，為進一步研究其他諸多相關(guān)問題提供重要的理論基礎(chǔ)及科學(xué)根據(jù)。高速重載精密軸承復(fù)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(jié)構(gòu)特征、材料行為、潤滑劑等問題。本課題通過發(fā)展復(fù)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(shù),探索高速重載精密軸承多場耦合相互作用下,復(fù)雜界面系統(tǒng)的表面幾何拓撲結(jié)構(gòu)、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(yīng)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(shè)計、加工與應(yīng)用技術(shù)提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。重點研究:軸承復(fù)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(jié)構(gòu)對其摩擦學(xué)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(xué)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(yù)測有效結(jié)合及軸承遠期性能發(fā)展的預(yù)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(nèi)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(dǎo)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(zhì)的供給和分布對潤滑性能和運行精度產(chǎn)生重要影響。而高速重載及由此引起的系統(tǒng)動力學(xué)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(jié)構(gòu)、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(shè)計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)。本課題將研究潤滑介質(zhì)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(chǔ)上研究接觸區(qū)局部壓力、膜厚、溫度和表層應(yīng)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(guān)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(zhuǎn)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(shù)，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(chǔ)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(zhì)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(shù)及相關(guān)機理研究。研究內(nèi)容3：軸承多重潤滑膜生成機理及新型軸承潤滑材料設(shè)計滾動軸承的潤