选用7种羰基铁粉通过机械球磨法制备磁流变液,利用四球摩擦实验机测试不同荷载和转速条件下磁流变液的摩擦系数,观察并计算磨斑直径,用电子显微镜(SEM)观察磨斑形貌,分析羰基铁粉表面类型、包覆和粒径对磁流变液摩擦磨损性能的影响。结果表明,磷化型羰基铁粉制备的磁流变液摩擦磨损性能优于还原型,羰基型最差;纳米Si O2包覆羰基铁粉能够有效降低磁流变液的摩擦磨损;低荷载条件下,磁流变液摩擦磨损性能受羰基铁粉粒径影响较大,在一定范围内减小粒径能够改善润滑性能,而随着荷载升高,这种影响逐渐减小。

以羰基铁粉为磁性颗粒,SiO2为触变剂,油酸、硬脂酸、月桂酸、二聚酸、聚丙烯酸分别作为表面活性剂,制备硅油基磁流变液;采用MMW-1P型多功能摩擦磨损试验机考察表面活性剂对磁流变液摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察钢球磨痕表面形貌,分析硅油基磁流变液的摩擦机制。实验结果表明,羧酸基类表面活性剂的加入增加磁流变液的黏度,影响其摩擦学性能,但磁流变液的磨损机制仍为典型的三体磨粒磨损。研究的5种表面活性剂中,硬脂酸、月桂酸减摩抗磨效果较好。

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。

采用磁化顶球法为四球机点摩擦副加场,测试不同种类羰基铁粉制备的磁流变液在有场状态下的摩擦特性,分析羰基铁粉表面类型和粒径对磁流变液摩擦特性的影响。结果表明,在外磁场作用下,摩擦副间的摩擦程度减轻,磁流变液的润滑性能提升。还原型羰基铁粉制备的磁流变液在有场作用下表现出良好的润滑性能,羰基型磁流变液较差,而经过Si O2表面包覆的羰基铁粉能够有效减轻有场条件下磁流变液的摩擦。有场条件下,磁流变液的摩擦因数随羰基铁粉粒径的增大而增大。

磁流变液是一种流变特性可控的新型智能材料,具有响应快(毫秒级)、连续可调、能耗低等优良特点,在机械工程、汽车工业、精密加工、主动控制等领域具有广阔的应用前景。本文在总结近年来国内外有关磁流变液材料研究成果的基础上,分别从复杂流体、智能流体、结构流体三方面对磁流变液进行了概念界定,着重阐述了磁流变液的磁性能、流变特性、稳定性、再分散性以及摩擦学性能,分析了其中需重点解决的问题,并对磁流变液在工程中的应用进行了总结,最后从材料物理状态、结构流变学的角度对磁流变材料体系的进一步发展进行了展望。

主要研究了拥有相同极性基团不同长度的非极性基团的表面活性剂对磁流变液流变行为的影响。分别以油酸、聚甲基丙烯酸甲酯修饰后的羰基铁粉为可磁化颗粒,硅油为载液,经过超声分散制备磁流变液。黏度测试表明,低速剪切时,颗粒表面表面活性剂层的空间位阻作用(熵斥力)起主导作用,黏度降低;高速剪切时,表面活性剂层又会增大颗粒的内摩擦,使黏度增加。通过流变模型的定量分析也印证了上述结论。磁流变测试表明,油酸为表面活性剂的磁流变液对磁场有更强烈的响应,形成更强的链束结构,屈服应力增大,而聚甲基丙烯酸甲酯的作用相反。两种表面活性剂都明显改善磁流变液的沉降稳定性能,降低了沉降速率与最终沉降量。本研究为磁流变液表面活性剂的选用提供了参考。

本工作利用黄原胶包覆改性纳米气相SiO_2颗粒，制备了纳米SiO_2/黄原胶复合触变剂，研究了复合触变剂对磁流变液流变性能、黏弹性和悬浮稳定性的影响。结果表明:黄原胶大分子在纳米SiO_2颗粒表面形成了稳定的有机包覆层，含有复合触变剂的磁流变液在磁场下表现出了较高的剪切应力和屈服应力。黏弹性测试结果表明，无场条件下磁流变液具有较宽的线性黏弹区，而在外磁场作用下，加入复合触变剂的磁流变液内部形成了更加牢固的磁致链束结构，流动点变大，变形耗能增加。通过自然沉降法对磁流变液的悬浮稳定性进行测试，结果发现添加复合触变剂的磁流变液悬浮稳定性得到了进一步提升。

将Adaline神经网络控制方法引入液压控制领域，并成功地应用到液压比例系统的实时控制中。