CB706600G高性能滚动轴承基础研究报告.docx

CB706600G高性能滚动轴承基础研究报告.docx

《CB706600G高性能滚动轴承基础研究报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CB706600G高性能滚动轴承基础研究报告.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

CB706600G高性能滚动轴承基础研究报告

项目名称：

高性能滚动轴承基础研究

首席科学家：

王煜XX交通大学

起止年限：

2011.1至2015.8

依托部门：

教育部

一、研究内容

本项目结合我国重大装备的需求，针对重大装备基础件滚动轴承的关键问题—轴承运动副的动态接触、摩擦与润滑、热失稳、组件的加工处理以及装配和服役过程，重点围绕高速重载精密轴承多界面系统动态润滑接触理论，高速重载精密轴承组件的控形控性制造和复杂工况下轴承服役性能创成三个关键科学问题，开展以下研究：

科学问题一：

高速重载精密轴承多界面系统动态润滑接触理论

高速重载精密轴承的滚动体、滚道、保持架、润滑介质形成多界面集成系统，表面的宏微观结构、界面的相互作用、润滑介质的分子特性等均会对轴承性能产生重大影响。

工作在复杂工况下，轴承易发生多重模式的失效，而润滑接触失效是其主要原因之一。

高速重载等极端的工作条件使得按常规设计和制造的轴承无法满足运行要求。

高速重载条件下，运动副表面微凸体接触及软化、滚动体与滚道表面及次表面发生的弹塑性变形及累积演化，导致运动副间隙剧烈变化、运动精度丧失及振动噪声增大等问题。

发生的磨损、摩擦和高温将诱发运动界面接触区润滑膜失效破裂；高温、高应力和高剪切使得润滑剂-滚动体摩擦界面发生更为复杂的物理化学反应，滚动体材料与润滑剂分子及微结构发生不可逆变化，导致轴承润滑材料老化和界面系统失效进程加速；同时，通过可控的高应力诱发微塑性变形却可实现表面损伤修复，利用精确诱导的摩擦化学沉积反应可产生表面自修复等行为。

对以上问题的研究涉及到多界面系统动态接触行为及演化规律、有效润滑油膜的建立机理及影响因素、润滑介质与摩擦表面相互作用等关键性基础问题。

这些问题影响高速重载精密轴承系统的性能与服役行为，对轴承传统设计理论提出严峻的挑战。

本项目将围绕高速重载精密轴承多界面系统动态润滑接触理论这一科学问题展开研究，主要内容包括：

研究内容1：

轴承复杂界面系统相互作用的动态接触机理及轴承失效

高速重载精密轴承工作在多界面系统及多物理场环境中，其界面系统包括滚动体、内外滚道、保持架、润滑介质及装配组件等之间相互作用。

高速重载精密轴承可靠稳定工作的本质在于界面系统在多物理场环境中能够自适应配合，维持原始设计、制造和安装等期望的性能要求。

高速重载精密轴承界面系统多物理场相互耦合作用将产生特有的物理现象，需要考虑多种宏微观设计制造及安装使用因素或某些隐含因素，如微接触区域的扩展、塑性变形累积及长期演化规律等。

在这样的界面系统及复杂工况下，其研究的核心问题是对复杂界面系统的接触机理认识、动力学相关及复杂性摩擦学行为的有效预测等。

可以说，复杂界面系统相互作用的接触机理认识是高速重载精密轴承基础研究的核心问题，为进一步研究其他诸多相关问题提供重要的理论基础及科学根据。

高速重载精密轴承复杂界面微约束空间上涉及多物理、多系统、移动界面与多域问题的相互作用，例如弹性场、薄膜流动、热、宏微观表面几何拓扑结构特征、材料行为、润滑剂等问题。

本课题通过发展复杂界面系统耦合场相互作用下动态接触问题的先进理论、模型及数值模拟技术,探索高速重载精密轴承多场耦合相互作用下,复杂界面系统的表面几何拓扑结构、润滑剂、轴承运动条件以及轴承材料的性能等对界面局部与整体动态接触的影响规律；研究润滑、接触区域的演化、疲劳、摩擦与磨损的动态长期发展的累加效应及其对界面耦合场动态演化的行为规律，为发展高速重载精密轴承设计、加工与应用技术提供理论基础和科学依据。

重点研究:

轴承复杂界面系统相互作用下的接触理论与疲劳失效机理；

宏微观拓扑结构对其摩擦学行为长期演化影响的规律；

混合润滑状态下微观动态接触系统动力学行为及其长期运行的精度保持机制；

轴承真实工况试验与理论预测有效结合及轴承远期性能发展的预测；

急速启停工况轴承系统动态接触行为对轴承可靠性影响规律的研究。

研究内容2：

高速重载精密轴承润滑机理及热失稳机制

高速重载精密轴承服役条件多样，多数工作条件恶劣、服役期长、维修困难，要求轴承具有非常高的运行精度和寿命。

摩擦副长期处于高压和高剪切状态，易造成接触区弹塑性变形、持续高温、润滑膜破裂和热失稳，最终导致界面因润滑失效而严重磨损，形成多重模式失效。

轴承运动副表面润滑介质的供给和分布对润滑性能和运行精度产生重要影响。

而高速重载及由此引起的系统动力学行为也将显著影响轴承运动副界面的间隙和摩擦特性。

研究高速重载工况对摩擦副表面结构、润滑剂供给和分布、润滑性能演变、摩擦副损伤及润滑失效行为的影响规律是高性能轴承运动界面设计与结构优化设计的基础。

本课题将研究润滑介质的精确供给和分布对润滑性能的影响规律，考察润滑膜热失稳的发生机制，在建立全尺度多因素耦合润滑接触模型的基础上研究接触区局部压力、膜厚、温度和表层应力的空间分布及时变规律，探索润滑膜局部失效与表面温度的关系，并建立接触表面－润滑剂所组成的摩擦系统由局部润滑失效发展为整体失效或转向稳定润滑的条件；同时发展真实条件下滚动轴承润滑性能参数的测量技术，对建立的理论体系进行验证，为轴承的性能评价和检测提供基础理论。

重点研究:

（1）滚动轴承接触界面全尺度多因素耦合润滑接触建模；

（2）高速重载条件下滚动轴承的油膜润滑机理及界面参数影响规律研究；

（3）高速重载工况下滚动轴承接触界面流体润滑的热失稳机制；

（4）轴承工作条件下润滑介质在运动界面的分布规律和成膜机理研究；

（5）真实条件下滚动轴承润滑油膜的测量技术及相关机理研究。

研究内容3：

轴承多重润滑膜生成机理及新型轴承润滑材料设计

滚动轴承的润滑主要通过使用润滑材料以恰当的方式在轴承摩擦表面构筑润滑膜来实现，润滑膜的生成与失效行为特征直接影响轴承的工作性能。

高速、重载、精密轴承系统通常工作于苛刻工况（复杂多变的速度、载荷、温度谱）及恶劣环境（如强腐蚀、水淋、化学介质、粉尘、深海环境、高空、空间等）的动力及传统装置，此时，轴承润滑膜生成及失效行为将发生重大变化，滚动面的组成及微纳米结构、润滑剂的分子及微纳米结构、润滑剂与滚动面的界面相互作用等均会对滑膜生成及失效行为产生重大影响，并最终决定高速、重载、精密轴承系统的性能与使役行为。

本课题通过对轴承润滑材料分子与微观结构及轴承复杂运动导致的多种物理化学过程对轴承润滑膜生成与失效行为影响规律的研究，发展轴承表面多尺度微/纳复合结构自适应固体润滑薄膜构筑的新原理和新方法，探索具有极端条件适应性和表面损伤自修复性的轴承润滑剂结构设计制备新理论与新方法，建立基于固-液耦合多重润滑的高可靠自适应润滑技术的相关理论，系统研究它们在极端条件下与环境相互作用规律，最终形成极端条件及多变工况中润滑材料性能优化及可靠性增长的相关理论，为高速重载精密轴承系统提供先进轴承润滑材料方面的理论与技术支持。

重点研究:

（1）极端工况条件下多重润滑膜生成与失效机理；

（2）构件表面微纳复合结构固体润滑薄膜构筑；

（3）极端条件适应性轴承润滑介质的设计与制备；

（4）固-液多重复合润滑体系的设计及服役行为；

（5）新型润滑材料与服役环境相互作用的机制。

科学问题二：

高速重载精密轴承组件的控形控性制造

高性能滚动轴承要求在高速重载条件下长期保持高精度和工作状态稳定性，这种高精度和工作状态稳定性取决于轴承组件几何精度及其稳定性和基体材料组织性能及其稳定性。

所以，通过制造获得高精度、高性能和高稳定性的轴承组件，是轴承控形控性制造的目标。

轴承组件的基本制造工序有材料制备、塑性成形、热处理和磨削等，具体制造工艺流程由这些基本工序交叉复合而成，典型工艺流程为：

材料制备-加热-锻造制坯-软化处理-精密轧制成形-淬火回火-磨削-研磨。

轴承组件在每步工序中均受到时变的热、力或热力耦合作用，将会产生非线性的温度场、应力场和复杂的温度变化历程与应力变化历程，使得轴承组件的宏观几何形态、微观金相组织状态、金属流线走向与残余应力分布等产生显著变化，进而导致轴承的几何精度、精度稳定性和抗疲劳性能等随之发生显著改变。

因而，轴承组件几何精度、基体材料组织性能及其稳定性在各工序之间发生复杂的遗传和演化作用，这种遗传演化结果与原材料组织性能、制造工艺和过程的条件等因素密切相关，并且直接决定了轴承的服役性能和使用寿命。

针对轴承组件的这些复合交叉工序全过程，开展轴承组件材料成份和组织设计，揭示在热处理、轧制和磨削等各工序中轴承组件的宏观几何精度变化机制、表面物理机械性能变化规律与微观材料组织状态遗传演化机理，建立基于整个制造过程的轴承组件基体材料微观组织和表面状态控制理论和设计方法，这是高性能滚动轴承控形控性制造亟待解决的关键科学问题。

本课题将围绕高速重载精密轴承控形控性制造关键科学问题展开研究，主要内容包括：

研究内容4：

轴承材料热处理工艺与组织性能调控

轴承钢材料的质量和热处理很大程度上决定了基体材料组织性能及其稳定性，进而影响轴承组件的几何精度和精度稳定性。

现有的各种轴承热处理研究侧重于过共析碳化物形貌的控制、奥氏体晶粒细化等属细观尺度上的组织调控，随着主机的重型化、高速化、精密化，轴承的使用环境越来越多样化，对轴承性能的要求也越来越苛刻，轴承材料热处理工艺需要在亚微米、纳米尺度对轴承钢材料进行组织精确调控，通过控形控性制造，获得高精度、高性能和高稳定性的轴承组件。

本课题首先研究基体材料的成分调整和新型热处理工艺,从纳米尺度研究材料组织及其性能的调控机制；针对高速重载精密轴承组件在复杂苛刻服役条件下所需要的性能场、残余应力场等要求，为确保在材料制备和热处理过程中获得所要求的成分分布和组织场，必须建立热力耦合作用下的组织演变模型，对热处理过程中温度场、组织性能场和残余应力场的相互耦合进行计算机数值模拟，指导进行精准的热处理工艺控制、组织和性能预测；然后，各种苛刻服役条件对轴承组件的性能要求是不同的，在基体材料组织精确调控和多场耦合条件下组织演变模拟的基础上，本课题针对不同服役条件下轴承组件所需的组织和残余应力场进行针对性的精确调控，最大限度保证轴承组件在不同服役条件下的精度和精度稳定性；最后，结合现代材料表面改性技术和工艺控制技术的发展，在高性能轴承组件制备过程中，研究精准渗碳、渗氮和激光熔覆等技术，进一步提升高速重载精密轴承组件的性能和寿命；同时，对轴承材料纳米尺度的组织调控和性能相关性研究中，离不开全制备工艺过程、多尺度的组织表征，以及材料本身的可靠性和热处理工艺相关性的系统研究。

重点研究:

（1）新型热处理工艺过程中纳米尺度的组织和性能控制机理；

（2）热处理过程中温度场、组织性能场和残余应力场耦合条件下的计算机数值模拟；

（3）针对不同服役条件下组织和性能精准调控及其工艺原理；

（4）不同服役条件下表面改性技术应用的基础研究；

（5）微纳多尺度的组织表征和材料可靠性研究。

研究内容5：

轴承滚道基体组织与表面状态可控性制造

轴承滚道是滚动轴承工作时承受负荷的工作表面，轴承滚道的加工质量直接影响轴承使用时的服役性能和工作寿命。

轴承滚道的接触疲劳破坏是其主要的破坏形式，其机理是微裂纹发生和扩展的结果。

导致裂纹产生的主要原因是接触表面完整性、表层材料缺陷及应力分布状态。

针对轴承服役条件对轴承滚道基体组织和表面状态的要求，分析轴承滚道服役过程中材料组织状态损伤演化、裂纹萌生扩展、疲劳断裂机制，阐明轴承滚道基体材料组织和表面状态与疲劳性能间的联系，建立高速重载条件下高疲劳性能的轴承滚道材料组织状态设计方法和准则；揭示轴承套圈轧制过程中材料晶粒、碳化物组织状态与金属流线的遗传演化机理；建立滚道基体组织和表面状态的可控轧制工艺规划；深入研究磨削加工中磨粒与滚道表面的微观作用机理及磨削热、力、金属相变耦合作用；探讨热、力、相变的耦合作用对滚道表层基体组织、金属流线和残余应力分布的影响规律；利用可控的冷却技术和磨削工艺参数，实现磨削比能、磨削力、磨削温度场和温度变化历程的可控磨削加工，抑制二次淬硬层和高温回火层的产生，实现滚道表层残余应力分布的可控磨削；研究磨粒冲击强化和工艺可控机理，获得理想的磨削强化表面；建立基于整个制造过程的轴承滚道基体材料微观组织和表面状态控制理论与设计方法，为高速重载精密轴承控形控性制造技术提供基础理论支撑。

重点研究:

（1）轴承滚道基体材料组织状态的设计方法和准则；

（2）轴承滚道成形过程中基体材料组织和表面状态遗传演化机理；

（3）轴承滚道基体材料组织和表面状态可控性轧制工艺规划；

（4）磨削过程中磨粒与工件表面的微观作用机理；

（5）磨削过程中变质层和残余应力的形成与可控机理；

（6）表面强化层的形成与工艺可控机理。

科学问题三：

复杂工况下轴承服役性能创成

滚动轴承的服役性能是轴承内部的几何关系、运动关系在外部载荷作用下的综合体现。

服役性能除了与轴承组件的宏微观动态接触和润滑行为有关，还与其装配和服役工况密切相关。

旋转精度是服役性能最主要指标，由于轴承组件在尺寸、宏微观形貌及滚动体在轴承中分布的随机性特点，以及轴承内部在多体、多接触界面条件下存在的复杂摩擦与润滑行为，使得旋转精度呈现典型的“不可重复性”，其形成机理无法用传统的刚性尺寸链理论及相关的解析方法揭示。

另外，轴承服役性能与轴承工况之间存在非线性强耦合关系。

在既定的装配载荷和预紧载荷作用下，工作载荷的作用使轴承的游隙、组件变形量、微观形貌发生变化。

轴承游隙过大或过小，引起轴承的振动或发热，组件的变形则会导致轴承的尺寸精度下降，造成旋转精度下降，而轴承内部接触表面的微观形貌改变使得润滑膜减薄、轴承磨损和摩擦加剧，造成服役性能的退化。

并且，轴承的温升与温度分布状态引起的组件热变形和摩擦加剧，进一步引起温度的升高，使得轴承的工况和服役性能之间呈现闭环正回馈效应。

从而会导致轴承服役性能随工况改变而产生波动。

由于目前对轴承工况与服役性能之间的耦合机理的研究还不够深入，无法解释高速重载等极端工况下轴承的行为特征。

因此在明确滚动轴承润滑接触机理与控形控性制造技术的基础上，进一步研究轴承组件宏微观几何特征、装配方式、服役工况等与轴承性能之间的非线性耦合关系，揭示服役工况下轴承旋转精度与服役性能的创成机理，对于指导高性能滚动轴承组件的精度设计、轴承装调工艺有非常重要的理论与科学意义。

研究内容6：

高速重载精密轴承服役性能控制研究

在重载、高速、冲击等服役条件下，高性能轴承的宏观几何尺寸以及微观结构形貌产生非线性变形，引起内部间隙、载荷分布的变化，影响到轴承旋转精度，并由滚动体运动产生的动载荷引起接触区应力以及润滑状态变化，从而影响了轴承的摩擦、振动、运动等行为。

从轴承组件制造到装配成轴承，轴承安装到工作主机，直至轴承在主机上产生复杂动力学行为这一过程是轴承服役性能逐步形成的过程。

且由于轴承服役工况的复杂性和随机性，除了有精确的设计与制造保障外，还必须进行服役性能的在线调控才能满足服役性能的实际需求。

通过对轴承设计、制造、服役过程的观察、实验、分析、验证，弄清所发生的力学、物理与化学行为的本质，揭示多场强作用下轴承服役性能的创成机理，是实现面向工况的轴承精度设计和服役性能的在线调控的基础。

基于滚动轴承润滑接触理论的研究，结合本课题的研究成果提出高速重载滚动轴承技术原型。

重点研究:

（1）复杂工况和服役状态的建模；

（2）轴承精度设计与旋转精度创成；

（3）服役性能创成与智能调控基础研究；

（4）高性能滚动轴承技术原型。

二、预期目标

1）总体目标：

本项目瞄准高速铁路、精密机床、风力发电机等重大装备关键零部件轴承的设计、制造与使用所面临的关键共性问题，揭示高速重载精密轴承服役性能形成与演变规律、复杂工况下宏微观动态润滑接触机制、多重润滑膜生成与失效机理等，发展面向预定性能的控形控性制造方法和在线调控技术，从而建立高速重载精密轴承设计、制造、装配以及使用的新原理、新方法和新工艺等。

通过本项目研究，提升我国高速重载精密轴承设计制造的自主创新能力，为我国轴承工业提供原创性核心技术和若干高性能轴承技术原型，培养一批理论基础深厚、创新能力强的学术带头人和研究骨干，形成一支朝气蓬勃的研究团队，建立轴承创新研究平台，显著提升我国轴承设计制造的技术水平，解决我国重大装备制造对高性能轴承需求的瓶颈问题。

2）五年预期目标：

围绕复杂工况下高性能轴承关键科学问题，发展基础理论、核心技术，获得有国际影响的创新性研究成果，为我国轴承技术的发展奠定坚实的理论与人才基础，主要预期目标包括：

（1）理论层面

●揭示高速重载精密轴承多场耦合作用下动态接触行为对界面演化过程影响的科学本质，建立新的考虑宏微观特征的接触力学理论；

●建立滚动轴承运动副界面多因素耦合润滑分析模型，揭示高速重载滚动轴承的热失稳机制；

●揭示轴承多重润滑膜生成与失效机理，建立极端条件及多变工况中润滑材料性能优化及可靠性增长的相关理论；

●发展基于热力学、动力学和晶体学的微观组织调控基础理论；

●揭示轴承滚道轧制过程中组织状态遗传演化机理，建立高性能轴承基体组织和滚道表面状态可控性轧制成形理论；

●揭示复杂工况下滚动轴承服役性能创成机理。

（2）技术层面

●轴承界面系统复杂性摩擦学行为大规模数值模拟技术；

●新型润滑剂制备技术，提供2－3种新型高性能滚动轴承润滑材料；

●轴承组件的三种控形控性形制造技术：

面向复相组织和碳化物形态及分布控制的淬火/分配/回火（QPT）热处理新工艺、控形控性轧制成形技术、表面完整性的可控磨削和强化技术；

●轴承摩擦界面多重润滑膜构建技术；

●服役状态的在线监测与服役性能的在线调控技术；

●建立实验测试平台：

轴承摩擦学行为长期演化测试平台、轴承润滑材料使役行为与失效机制研究的精密试验平台、套圈组织性能可控性轧制成形实验平台、工艺参数可控的轴承滚道成形磨削实验平台、磨削力和磨削温度的同时在线测试平台、轴承服役性能在线测试与动态控制平台、轴承运动副动态润滑油膜测量平台；

●提供面向高速铁路、高档数控机床的滚动轴承技术原型。

（3）研究成果与人才培养：

拟在国内外重要刊物上发表论文150篇以上（其中SCI/EI论文110篇以上），撰写专著1部以上，申请专利30项左右。

组成一支富有拼搏意识、创新能力强的研究队伍，培养博士后、博士和硕士90名左右。

三、研究方案

1）学术思路

如图1所示，本项目以解决重载高速精密滚动轴承的基础问题、形成若干具有自主知识产权的核心技术为目标，重点围绕三个关键科学问题开展多学科交叉基础研究，在高性能滚动轴承共性基础理论取得突破后，提出轴承设计、制造、装调等核心技术问题的解决方法，发展具有自主知识产权的关键制造技术原型，形成我国高性能滚动轴承的自主原创性成果。

图1项目研究学术思路

2）技术途径

通过对动态接触、润滑理论的研究，揭示服役工况下的滚动轴承多场耦合作用的科学本质，研究制造过程中轴承材料的组织状态、工件表层金属组织和残余应力分布特性以及使用过程中服役性能的创成机制，为高性能滚动轴承的精度设计、可控制造与应用提供理论依据与技术支撑。

在对科学问题的研究中，注重理论与实验相结合。

通过构建采用新技术、新原理和新思路的高性能滚动轴承实验方法和测试平台，采集轴承服役过程中轴承状态信息，构建状态信息数据库，并采用有效数据处理方法，分析滚动轴承服役过程中各组件、各耦合场的物理与化学行为特征；同时，从若干力学的基本方程，结合适当的数学方法，建立复杂工况作用下的轴承制造与服役过程的数学、力学行为描述模型，利用专业或开发的分析软件，实现对轴承制造与服役过程中各种现象和行为的仿真与分析，深入系统全面地开展理论与实验的比较研究，建立完整的数据系统，采取正问题和反问题结合的方法，完成本项目的研究。

在滚动轴承基础理论研究成果上，课题将结合国内重大装备制造业（高速铁路、高档数控机床）的重要需求，开发高速重载精密高性能轴承的技术原型。

具体技术路线如下：

（1）在轴承复杂界面系统动态接触方面

首先建立新的滚动体弹性系统理论、高精度变形计算模型以及大规模数值模拟方法，并耦合其他多物理模型，建立研究轴承滚动体与滚道界面多场耦合作用下动态微接触理论。

然后，面向高速重载精密轴承微小空间强场耦合相互作用本质问题，在不同域及时间尺度上，研究宏观复杂全域耦合场与微幅复杂局域耦合变化场，建立轴承界面系统强场耦合动态行为研究的有效模拟平台。

揭示高速重载界面系统摩擦、磨损机理及对界面耦合场长期发展演化的影响。

在此基础上，建立在耦合磨粒的润滑条件下的接触理论与材料表面损伤、失效的理论模型及预测方法。

继而，通过对滚动体与滚道表面几何拓扑结构与耦合场的适应性研究，阐明高速重载精密轴承设计、制造关键尺寸参数的控制机制。

研究高速重载精密轴承复杂界面微接触区域演化、动态摩擦行为以及界面系统的摩擦能量耗散问题，阐明润滑介质、运动及结构与摩擦损耗的关系，指导轴承设计。

另一方面，建立考虑循环载荷或润滑温升影响的滚动轴承损伤过程数学模型及断裂损伤过程的数学模型，根据轴承接触疲劳性能，综合运用摩擦学原理和润滑理论提出一种应力破坏累积计算方法，通过试验验证该寿命模型。

通过建立滚动轴承摩擦力与磨损测试试验台，验证动态接触理论与磨损预测模型。

本课题面向界面耦合场演变规律，重点发展耦合系统作用下的微接触理论与失效机理分析；研究滚动体与滚道接触形式与宏微观拓扑结构特征，提出新的摩擦、磨损及润滑研究方法，为认识高速重载精密轴承核心技术科学本质提供重要的理论依据。

（2）在高性能轴承润滑机理与热失稳方面

本课题采用数值模拟和实验研究相结合的方法。

通过模拟实验，获得表面粗糙度、温升等对润滑性能的影响规律，进而考察润滑膜热失效的发生、表面膜的吸附和解附以及对摩擦系数的影响，从而实验确定油膜破坏的临界温度。

同时发展基于多光束干涉法的轴承接触副表面润滑介质分布的测量方法，实现轴承油膜特性和润滑介质分布的动态测量。

在理论方面，结合摩擦学实验结果，首先建立全尺度多因素耦合宏微观润滑接触模型，以实验获得的润滑介质分布规律为输入条件，按实际运行条件进行数值分析和计算机模拟，系统研究表面微观特征、表面变形、热效应等对润滑性能的影响规律，进而建立润滑膜局部失效和表面温度的关系；其次，引入流体动压效应和热效应的竞争机制，建立润滑热失稳的动力学方程。

研究接触表面-润滑剂所组成的摩擦系统热失稳的发展和抑制的主要因素，确定润滑系统由局部润滑失效发展为整体失效或转向稳定润滑的条件；最后通过模拟实验验证理论模型和分析结果。

（3）在轴承多重润滑膜生成机理方面

首先，基于先进的气相薄膜沉积技术与表面加工技术，研究极端尺寸轴承表面高硬度低摩擦一体化表层的制备方法，分析复杂型面加工精度、表面粗糙度和宏微观多尺寸的影响规律，构筑轴承构件表面微纳复合结构固体润滑薄膜；其次，设计制备极端条件适应性和表面损伤自修复性的先进润滑剂，发展具有优异抗磨性能及一定摩擦环境自适应的多尺度织构化复合薄膜体系的构筑方法，研究薄膜体系微结构与性能关系的尺度效应，揭示特定环境下膜层自适应与低环境敏感性行为特征；然后，从分子层次和材料功能组合及复合化层次开展轴承固液复合润滑的设计与制备，构筑固液复合润滑体系，发展可适应极端服役条件的轴承复合润滑材料；进而，提升分子结构稳定性及理化性能，充份利用物质流变行为与稳定性的调控及摩擦表面效应的控制，研究微观结构对润滑材料性能的影响和高速重载精密轴承系统固液耦合多重润滑体系的设计及服役行为；最后，在模拟服役环境及随机突变工况下开展摩擦学试验，研究轴承表面层及润滑介质分子结构及微纳结构的摩擦物理化学老化及破坏规律，研究轴承表面与润滑剂在摩擦过程中的物质交换、分子生成及微结构演化规律，复杂运动条件下轴承表面界面材料分子及微纳结构演化规律，探索多因素耦合作用下轴承界面物质结构演化过程以及轴承润滑失效的材料学机制。

（4）在轴承材料热处理工艺与组织性能调控方面

首先，根据轴承组件的组织设计和淬透性