为了提高使用偶极子模型分析磁流变液流变性能的准确性,采用偶极子模型与有限元模型对比的方法,分析了偶极子模型的适用范围,计算了不同体积分数磁流变液偶极子模型表面磁场的误差大小,并进行了实验验证。研究结果表明,磁流变液中软磁性颗粒主要受其相邻颗粒影响;偶极子模型表面磁场最大误差为62%,出现在两颗粒表面距离最近处,在磁流变液体积分数为6.5%时,偶极子模型误差最大值为3%,偶极子模型成立;体积分数为20%时,偶极子模型误差最大值达到19%,模型已经失效;外加均匀磁场大小对偶极子模型相对误差亦有影响,磁场越强,相对误差越小;实验与有限元分析结果基本一致,证明了理论分析的正确性。

对近年来发展的高性能磁流变液的磁学特性、流变学特性、抗沉降团聚稳定性、温度稳定性、摩擦学特性、应用性能、耐久性做了简要介绍和讨论。

对悬浮相铁粉的表面进行镀镍和渗氮,从而改善磁流变液的性能。通过扫描电镜分析、热重分析、XRD分析、磁化特性分析,发现镀镍和渗氮可以提高铁粉的抗氧化性,渗氮后粒子表面形成1层Fe4N。摩擦性能的分析表明渗氮后提高了磁流变液的耐磨性。

鉴于油酸和月桂酸2种表面活性剂对磁流变液稳定性所起到的不同的作用,制备了若干种不同配比的以油酸和月桂酸共同添加的磁流变液,测量它们的零场粘度、力学性能和沉降率-时间曲线,研究了月桂酸、油酸和羰基铁粉3种成分的含量对于磁流变液稳定性和力学性能的影响。结果表明合理的添加油酸和月桂酸对于制备零场粘度小且稳定性优良的磁流变液具有显著的效果。

选择高岭土和纳米二氧化硅为触变剂,考察了触变剂类型及含量对硅油基磁流变液的摩擦磨损性能的影响,记录了摩擦系数随时间的变化曲线,测量了磨斑直径,采用SEM观察了磨斑的表面形貌,分析了磨损机理。结果表明,纳米二氧化硅在磁流变液中的抗磨性能优于高岭土。随着二氧化硅含量的增加,磁流变液的润滑性能变差,而磁流变液的抗磨性能在二氧化硅含量为1%时出现最佳值。硅油基磁流变液的磨损机理为三体磨粒磨损,触变剂的加入对磁流变液的磨损形式没有影响,但改善了磨损环境。

针对在不同条件下,磁流变液使超声波传播特性发生显著变化的现象,设计并制作了研究磁流变液调制超声波传播特性的实验装置。通过实验研究了不同磁感应强度、不同磁场方向对超声波在磁流变液中的传播特性的影响,分析了磁场对超声波传播速度与幅值调制的迟滞特征,并对上述现象特性进行了定性解释。研究结果表明,超声波在磁流变液中的传播速度、幅度不仅与磁场作用下形成链状结构的粗细、方向性有很大关联,而且存在明显的迟滞性。

实验研究了可用于磁流变液触变性的评价指标。研究表明,基于表观粘度与剪切速率曲线得到的触变破解指数,测试简便且重复性好,可作为磁流变液触变性能的评价指标。触变环的测试数据具有良好的稳定性,含有丰富的材料性能信息,也可作为磁流变液触变性的评价指标,且较低的剪切速率以及较低的持续时间,易于得到较为显著的触变环。

以羰基铁粉作为悬浮介质,硅油为分散相,二聚酸为表面活性剂制备了磁流变液,使用MCR 302流变仪对磁流变液进行稳态剪切,考察了二聚酸种类及含量对磁流变液流变性能的影响,并通过自然沉降法对体系沉降稳定性进行测试。结果表明,二聚酸组分内的二聚体、三聚体可有效在磁流变液内部,与羰基铁粉颗粒建立吸附连接,形成空间结构,从而影响磁流变液的流变性能及沉降性能。

采用油酸包覆软磁颗粒的方法,分别制备出蓖麻油基含纯微米级和微纳米混合级软磁颗粒的磁流变液。纯微米级软磁颗粒质量含量83%的磁流变液具有沉降稳定性好、屈服应力高等优点,适用于减振和制动领域。纳米级软磁颗粒在微纳米级混合软磁颗粒中的含量越高,相应磁流变液的屈服应力越小,存储模量越低,该种磁流变液适用于密封,能够有效降低动密封过程中所伴随的温升及磨损。

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声波脉冲电沉积方法，在汽车齿轮钢20CrMnTi表面制备Ni-TiN镀层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机等研究Ni-TiN镀层的微观组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明，在超声脉冲电沉积获得的Ni-TiN镀层中，金属晶粒得到显著细化，组织结构最为致密，且TiN纳米微粒均匀分布于镀层中，Ni晶粒和TiN微粒的平均粒径分别为76.5和41.4 nm。当电沉积时间为 50 min 时，直流电沉积、脉冲电沉积和超声脉冲电沉积制得的Ni-TiN镀层显微硬度分别为841，882和923 Hv，超声波脉冲电沉积Ni-TiN镀层的耐磨性最优。