基于增量复合控制的微流量比例阀齿波扰动抑制方法

《Vacuum》：Sawtooth wave disturbance rejection method for microfluidic proportional valves based on incremental compound control

本文针对月球深部钻探中WC-Co硬质合金钻头的应用，创新性地采用球-盘式摩擦仪研究其在真空高低温交替条件下的摩擦学行为。研究发现真空环境导致摩擦系数（COF）和磨损率显著升高，磨损机制从大气下的磨粒磨损为主转变为真空下的粘着磨损为主，为月球钻探材料优化提供了关键理论依据。

　　

Highlight

在真空高低温交替（Vac ?120 °C–150 °C）条件下，WC-Co的摩擦系数（COF）相较于常温大气（Air RT）条件显著增加62%，且摩擦曲线更为稳定。随着温度升高，摩擦系数呈现上升趋势。

摩擦行为

图4对比了WC-Co与Si₃N₄在Air RT和Vac ?120 °C–150 °C条件下的摩擦系数曲线及对应数值。在15N、30N和45N载荷下，Vac条件的COF值分别为0.582±0.018、0.605±0.020和0.614±0.020，较Air RT条件（对应值为0.362±0.008、0.371±0.018和0.378±0.015）显著升高。值得注意的是，不同载荷下的COF变化趋势揭示了真空环境和温度交替对摩擦行为的复合影响。

Conclusion

本研究揭示了WC-Co在干摩擦条件下随气压、温度和载荷变化的摩擦学行为及磨损机制，主要结论如下：

1. 1.
   与Air RT条件相比，真空条件下WC-Co的COF显著更高，且摩擦曲线更稳定。这表明真空环境对COF有显著影响，且COF随温度升高而增加。
2. 2.
   在所有测试条件下，WC-Co的磨损行为均受环境因素主导。