1．目的及意义

1.1选题的目的和意义：

目前，在海运，水利水电，海洋作业的时候，已经大量采用水来代替油作为一些设备的润滑介质。因为以前很长时间以来，机械传动系统中的各种摩擦副，一般都是以金属构件组成，并以油作为了介质，然而因为船舶尾轴承在平时工作时要承受多种不同性质的力和力矩，再当在恶劣润滑的状况下进行工作时，很容易产生严重的摩擦磨损，导致密封失效^[1]。这样不仅浪费了贵重的有色金属以及大量的油料，而且润滑油的泄露会造成严重的水资源污染，而现在水润滑轴承的推广可以避免这一问题^[2,3]。由于用水做润滑剂时，水的流动可以带走物体表面的大部分摩擦热，在摩擦表面形成润滑水膜，具有法向承载力、剪切强度低等特点，从而减少了摩擦阻力，降低了材料的磨损。正是因为水润滑轴承的环保性，现在成为了热门并吸引的很多行业的关注^[4-6]。但是水并不是优良的润滑介质，水容易腐蚀金属，易引起绝大多数材料电化学腐蚀和高分子材料老化等缺点。并且水的粘度比润滑油粘度低，而润滑薄膜的承载能力是与粘度成正比的^[7]。因此用水作为润滑剂时，对材料本身的摩擦性能有很高的要求，一般要求轴承材料具有较高的硬度，较好的摩擦性和耐腐蚀性。同时这也是限制了用水作润滑材料的很多因素，因此不断有新型水润滑尾轴承材料的研发^[8-11]。

剑麻又名菠萝麻，龙舌兰科龙舌兰属，是一种多年生热带硬质叶纤维作物，是当今世界用量最大，范围最广的一种硬质纤维。剑麻纤维质地坚韧，耐磨、耐盐碱、耐腐蚀，以及具有比较大的弹性，拉力强等众多优良特点，在干湿环境下具有伸缩性小的特点。同时剑麻纤维还具有密度小，比模量和比强度都比较高，价格低等优点，适合用作纤维树脂基复合材料的增强材料。因此通过对剑麻纤维进行适当的处理，从而使剑麻纤维作为复合材料运用在润滑摩擦方面，以达到预期的效果。同时植物纤维/聚合物复合材料的运用，可以充分地利用废弃物还可以减少石油等不可降解的使用，而且我国是人口大国，资源消耗也很大。植物纤维/聚合物复合材料的广泛使用，可以有效地缓解我国石油资源和森林环境所造成的石油和木材缺乏的问题^[12,13]。本文通过研究剑麻纤维对材料的摩擦磨损性能影响的研究来探讨其在水润滑轴承上应用的可行性。

1.2国内外研究现状（文献综述）

从1840年，John Penn发明第一个水润滑轴承以来，便一直吸引着工业界和学术界的眼球，在工业、农业、军事等领域得到广泛的运用。世界各国的学者、工程师在水润滑尾管轴承的结构设计，摩擦，磨损，润滑机理，减振降噪等技术方面做了大量的工作。^[14]

国外在水润滑轴承方面的研究起步较早，从20世纪40年代开始，美国，英国，日本等国家也在水润滑轴承的研究方面做了大量的工作，然而真正形成生产能力的专业厂家，仅只有美国的B. F. Goodrich、Morse、Johnson和英国的BTR等为数不多的几家公司。英国的海沃德一泰勒公司^[15]在无填料泵结构中采用了水润滑滑动轴承，该公司所采用的轴材料为马氏体不锈钢或在碳钢表面镀铬，而轴瓦材料为石棉填充酚醛树脂。德国的维克斯(vickers)和米契尔(Michell)公司则是在深井泵中和潜水泵中运用了水润滑橡胶轴承^[16]。日本的东芝公司也在汽轮发电机和水轮发电机的泵上运用了水润滑轴承^[17]。现如今国外通过用Schreck等测量设备模拟气缸活塞的运动，利用激光脉冲对100Cr6材料的缸套表面进行织构化处理，形成了坑型和交叉型表面微结构，研究了两种织构密度对材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明，摩擦系数随着织构密度的增加而降低，两种微结构形状的减磨效果区别不大。

我国对水润滑轴承的研究起步时间较晚，从20世纪50年代中期开始在船用设备上采用水润滑橡胶轴承，20世纪60年代初期才开始进行对水润滑橡胶轴承的探索和研究。例如二机部第一设计院设计的核泵水润滑轴承^[18]；江都三站大型立式轴流泵上采用的酚酐塑料水润滑轴承；潜水电泵上采用的水润滑塑料推力轴承等^[19,20]。目前国内的武汉理工大学、重庆大学、等高校针对水润滑轴承材料的摩擦磨损性能进行了深入的分析和研究对不同材料的摩擦系数、体积以及不同的磨损表面外貌特征，在此基础上进行了一系列的分析，并获得了很大的成就^[21,22]。

从国内外关于水润滑材料的相关研究及发展体现出了水润滑材料的高度研究性，在国内，水润滑材料的摩擦磨损性能的研究是一个年轻又亟待解决的的课题，且具有很大的研究空间及价值。因此本文主要研究通过改变表面的形貌来改变摩擦阻力，以此来减小摩擦磨损，即研究剑麻纤维对水润滑材料的摩擦磨损性能影响。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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2.1基本内容和目标

本文主要通过了解高密度聚乙烯和剑麻纤维的的摩擦学性能，来研究复合材料在不同的工况下其表面的不同微结构对材料的摩擦磨损性能试验。该试验主要包括不同含量的剑麻纤维和高密度聚乙烯混合后的摩擦学性能实验，以及剑麻纤维材料填充高密度聚乙烯的复合材料泡水后的材料表面形貌的变化和泡水后的摩擦学性能实验。

2.2基本目标