为了分析传动壁面形貌对磁流变液滑移特性的影响规律,建立磁流变传动性能实验台,分析了传动壁面沟槽形状、沟槽密度、沟槽深度、纹理类型等对滑移强度的影响规律,研究发现,滑移强度与传动壁面表面形貌有关,壁面沟槽形状对滑移强度影响并不明显,三角形截面形状略优于矩形;增加沟槽密度可提升磁流变液的传动能力,沟槽深度在0～0.5mm范围内存在最优值;同心圆、光滑、凹坑及径向辐射条纹4种壁面形貌中,滑移强度由大到小依次是:径向辐射条纹、凹坑、光滑、同心圆,改变壁面形貌可使滑移强度提高10%。

磁流变液是一种优秀的智能流体材料,其流体特性、阻尼特性以及磁学特性已被广泛研究,但其电学特性相对来说研究进展缓慢。用MRF-J01T型磁流变液和电感线圈构成磁流变电感,推导了磁流变电感的计算公式,设计实验测试了磁流变电感随外磁场的变化规律,并从理论上对实验现象进行了分析。为磁流变电感在电子测量以及传感技术中的智能控制提供了一种依据。

采用ANSYS有限元软件,计算了磁流变液单链在剪切过程中的力学特性,并以此为基准分别与基于简化偶极子模型和基于不简化偶极子模型的结果进行了比较。结果表明,简化偶极子模型在描述磁流变液力学特性方面具有较高的精度,但由其得到的剪切屈服应力略低于有限元计算结果。这对于改进偶极子模型以建立磁流变液性能更精确快捷的多层次描述方法,进而设计高性能磁流变液具有重要的意义。

采用有限元软件ANSYS建立了磁流变液的单链力学模型,考虑颗粒的非线性磁化及磁化饱和过程,计算了单链的磁场分布,以及单链中颗粒数量对剪切力的影响。基于统计力学的方法,从磁流变液的微结构出发,利用Maxwell应力张量,得到了磁流变液的力学响应特性,计算结果能较好地描述有关实验现象,表明有限元方法可用于磁流变液实际问题的分析,这对新型高性能磁流变液材料的设计具有一定的指导作用。

采用水热法制备钴微米颗粒，通过X射线衍射仪、扫描电镜和振动样品磁强计对颗粒的相结构、形貌及磁性能进行表征。结果表明，颗粒为密排六方结构的单质钴，粒径3～5μm，内部呈中空结构，饱和磁化强度为161A·m^2／kg。以中空钴微米颗粒为悬浮相，以硅油为基液，制备颗粒体积分数为12％的磁流变液。测试结果表明，基于中空钴微米颗粒的磁流变液的磁致剪切屈服强度在250kA／m磁场下达到37kPa，剪切应力的时间稳定性、长期静置的沉降稳定性等均优于同体积浓度的羰基铁粉磁流变液。

从磁流变液的配方设计入手,采用四球摩擦磨损实验机研究了不同类型的固体润滑剂对磁流变液摩擦性能的影响,并考察了固体润滑剂在不同触变剂体系和不同基础油体系磁流变液中的配伍性,记录了摩擦系数随时间的变化曲线。结果表明,无机层状结构类固体润滑剂和高分子化合物类固体润滑剂的加入均能有效地改善磁流变液的润滑性能,其中MoS2在无机层状结构类固体润滑剂中的润滑效果最佳,氮化硼的润滑效果最差。固体润滑剂在以SiO2为触变剂的磁流变液体系中的减摩效果优于以高岭土为触变剂的磁流变液体系。与硅油磁流变液体系相比,在矿物油磁流变液体系中聚四氟乙烯和氮化硼能能起到明显的润滑效果,MoS2和石墨的润滑效果变弱。

通过控制球磨时间,用球磨机球磨出不同粒径的羰基铁粉,制得单一粒径磁流变液8组和两种粒径磁流变液6组。采用旋转流变仪对磁流变液的零场粘度和剪切强度进行了测试。结果表明,在相同磁场强度下,两种粒径磁流变液的剪切强度比单一粒径磁流变液的有明显提升,提升效果与颗粒的成份密切相关,且其零场粘度和沉降稳定性与单一粒径的差别很小。

分别以不同粒径的SiO2粒子作为触变剂,以羰基铁粉为磁性颗粒,制备了矿物油基磁流变液。通过测量零场粘度、流变曲线、沉降率,以及摩擦系数等,考察了SiO2的粒径对磁流变液流变特性、稳定性以及摩擦学性能的影响。实验结果表明,(1)中等粒径的SiO2作为触变剂会明显增加磁流变液的零场粘度;(2)小粒径SiO2粒子的填补空隙作用,使得磁流变液在强磁场下磁致剪切应力明显增强;(3)磁流变液的沉降稳定性随着粒径的增大而明显改善,再分散性能下降;(4)较大粒径(100 nm)的SiO2粒子的磁流变液表现出良好的减摩性能。