木陶瓷表面孔隙结构及其对摩擦性能影响研究

【摘要】机械零部件之间的相互摩擦不仅影响系统的使用性能,而且将缩短零部件的使用寿命。木陶瓷作为一种新型环保材料,其表面微小孔隙可存储润滑介质,具有较好的润滑性能,是替代机械零部件传统制造基材的理想材料。木陶瓷表面具有复杂的孔隙结构,而材料表面孔隙特征对其摩擦润滑性能具有重大影响,因此,对木陶瓷表面孔隙结构建立统一表征标准,进而研究孔隙结构对其摩擦润滑性能的影响具有重要的理论与实际意义。本文以木陶瓷表面孔隙为研究对象,开展了木陶瓷表面孔隙数字图像处理程序及表面孔隙分形表征方法的研究,并基于微腔原理建立了用于分析木陶瓷材料摩擦性能的模型,研究了木陶瓷表面孔隙特征对摩擦性能的影响。首先,基于图像识别原理,采用小波分析与直方图均衡化相结合的方法,对木陶瓷扫描图像进行增强处理,得到了孔隙清晰化图像；采用MATLAB对木陶瓷清晰化图像进行二值化处理,提取了木陶瓷表面孔隙轮廓封闭曲线,并对木陶瓷表面孔隙面积和周长进行了测量。研究表明,利用该图像处理方法,可方便的得到木陶瓷表面孔隙结构的特征值。其次,采用数盒子法开展了木陶瓷表面孔隙尺寸分布及分维的表征研究。对酚醛树脂含量不同的木陶瓷试样电镜扫描图片进行不同尺寸网格化处理,得到了不同网格情况下木陶瓷平均孔隙面积盒子数与平均孔隙周长盒子数。研究了酚醛树脂含量对木陶瓷平均孔隙面积盒子数、平均孔隙周长盒子数、分形维数Do变化趋势的影响。结果表明,当酚醛树脂含量在50%-70%范围内增加时,平均孔隙面积盒子数增加、平均孔隙周长盒子数增加、分形维数Do下降。实验证明,随着酚醛树脂含量的增加,木陶瓷表面孔隙边界的复杂程度降低。最后,基于微腔原理,建立了反映木陶瓷孔隙结构特征的摩擦系统模型,将木陶瓷表面孔隙特征与其摩擦特性关联起来。研究表明,影响木陶瓷摩擦性能的主要因素包括分形维数、孔隙面积、孔隙周长、孔隙深度,且分形维数增加,两接触面的凸起与凹槽之间的配合程度越差,摩擦系数呈下降趋势。
【作者】陈铭浩；
【导师】龚中良；
【作者基本信息】中南林业科技大学，林业机械化工程，2014，硕士
【关键词】木陶瓷；分形表征；微腔模型；表面孔隙；图像识别；

【参考文献】
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