低溫軸承的仿生非光滑表面設(shè)計(jì)：仿生非光滑表面設(shè)計(jì)借鑒自然界生物的表面結(jié)構(gòu)，改善低溫軸承的摩擦與抗冰性能。模仿北極熊毛發(fā)的中空管狀結(jié)構(gòu)，在軸承表面加工微米級空心柱陣列，這些結(jié)構(gòu)在 - 40℃時(shí)可捕獲并儲(chǔ)存少量潤滑脂，形成自潤滑微環(huán)境，使摩擦系數(shù)降低 22%。同時(shí)，模擬荷葉表面的微納復(fù)合結(jié)構(gòu)，在軸承表面制備凸起與凹槽相間的非光滑形貌，降低冰與表面的附著力。在極地科考設(shè)備用軸承應(yīng)用中，仿生非光滑表面使軸承的抗冰粘附能力提高 4 倍，避免因冰雪積聚導(dǎo)致的運(yùn)行故障。低溫軸承在液氮循環(huán)設(shè)備中，依靠特殊潤滑配方持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。江西低溫軸承國標(biāo)

低溫軸承的低溫摩擦學(xué)性能研究：低溫環(huán)境下，軸承的摩擦學(xué)性能發(fā)生明顯變化。潤滑脂在低溫下黏度急劇增加，流動(dòng)性變差，導(dǎo)致潤滑膜厚度變薄，摩擦系數(shù)增大。實(shí)驗(yàn)表明，普通鋰基潤滑脂在 -120℃時(shí)，黏度增加至常溫下的 100 倍，此時(shí)軸承的摩擦系數(shù)從 0.02 上升至 0.15。為改善低溫摩擦性能，研發(fā)了新型含氟潤滑脂，其基礎(chǔ)油具有極低的凝點(diǎn)（可達(dá) -70℃），且添加了納米二硫化鉬顆粒作為固體潤滑劑。在 -150℃測試中，該潤滑脂使軸承的摩擦系數(shù)降低至 0.05，磨損量減少 60%。此外，優(yōu)化軸承的表面形貌，采用微織構(gòu)技術(shù)在滾道表面加工微小凹坑，可儲(chǔ)存潤滑脂，進(jìn)一步降低摩擦和磨損。江西低溫軸承國標(biāo)低溫軸承的防水設(shè)計(jì)，防止低溫下水分凍結(jié)。

低溫軸承材料的微觀結(jié)構(gòu)演變機(jī)制：低溫環(huán)境下，軸承材料微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性直接影響其服役性能。通過透射電子顯微鏡（TEM）與原子探針斷層掃描（APT）技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，鎳基合金在 - 196℃時(shí)，γ' 相（Ni?(Al,Ti)）的尺寸與分布發(fā)生明顯變化。低溫促使 γ' 相顆粒尺寸從常溫下的 80nm 細(xì)化至 50nm，形成更均勻的彌散強(qiáng)化效果，提升合金的抗蠕變能力。在銅鈹合金體系中，低溫誘發(fā)的 β 相（CuBe）向 α 相（Cu 基固溶體）的馬氏體轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生大量位錯(cuò)和孿晶結(jié)構(gòu)，使合金的硬度提升 35%。這些微觀結(jié)構(gòu)演變機(jī)制的揭示，為低溫軸承材料的成分設(shè)計(jì)與熱處理工藝優(yōu)化提供了理論依據(jù)，助力開發(fā)出在極端低溫下具備穩(wěn)定力學(xué)性能的新型材料。

低溫軸承的磁流變潤滑技術(shù)應(yīng)用：磁流變潤滑技術(shù)利用磁流變液在磁場作用下黏度可快速變化的特性，改善低溫軸承的潤滑性能。磁流變液由微米級磁性顆粒（如羰基鐵粉）分散在低凝點(diǎn)基礎(chǔ)油（如硅油）中制成，在 - 120℃時(shí)仍具有良好的流動(dòng)性。在軸承運(yùn)行時(shí)，通過外部電磁線圈施加磁場，磁流變液黏度迅速增大，形成高黏度的潤滑膜，提高承載能力；當(dāng)停止施加磁場，磁流變液又恢復(fù)低黏度狀態(tài)，便于軸承啟動(dòng)和低速運(yùn)轉(zhuǎn)。在低溫壓縮機(jī)用低溫軸承中應(yīng)用磁流變潤滑技術(shù)后，軸承的摩擦功耗降低 35%，磨損量減少 50%，且能適應(yīng)不同工況下的潤滑需求，提升設(shè)備的運(yùn)行效率和可靠性。低溫軸承的安裝防冷焊處理，避免金屬部件在低溫粘連。

低溫軸承的形狀記憶合金自修復(fù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：形狀記憶合金（SMA）具有在一定溫度下恢復(fù)原始形狀的特性，可應(yīng)用于低溫軸承的自修復(fù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在軸承的保持架或密封結(jié)構(gòu)中嵌入鎳鈦形狀記憶合金絲，當(dāng)軸承出現(xiàn)局部磨損或變形時(shí)，通過外部加熱（如電阻加熱）使 SMA 絲溫度升高至相變溫度以上，SMA 絲恢復(fù)形狀，補(bǔ)償磨損或變形造成的間隙。實(shí)驗(yàn)表明，在 - 120℃環(huán)境下，經(jīng)過 3 次自修復(fù)循環(huán)后，軸承的運(yùn)行精度仍能保持在初始狀態(tài)的 95%。這種自修復(fù)結(jié)構(gòu)可延長軸承的使用壽命，減少設(shè)備的維護(hù)次數(shù)，特別適用于難以頻繁維護(hù)的低溫設(shè)備，如深海低溫探測器。低溫軸承的表面特殊涂層，減少低溫下的粘附現(xiàn)象。江西低溫軸承國標(biāo)

低溫軸承的密封性能優(yōu)化，防止低溫介質(zhì)滲入。江西低溫軸承國標(biāo)

低溫軸承的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究：分子動(dòng)力學(xué)模擬從原子尺度揭示低溫環(huán)境下軸承材料的摩擦磨損機(jī)制。模擬結(jié)果顯示，在 - 200℃時(shí)，潤滑脂分子的擴(kuò)散速率降低至常溫的 1/50，分子間氫鍵作用增強(qiáng)，導(dǎo)致潤滑膜黏度急劇上升。通過模擬不同添加劑分子（如含氟表面活性劑）與軸承材料表面的相互作用，發(fā)現(xiàn)添加劑分子在低溫下能夠優(yōu)先吸附于表面活性位點(diǎn)，形成低摩擦界面層。這些模擬研究為低溫潤滑脂的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，助力開發(fā)出在極端低溫下仍能保持良好潤滑性能的新型潤滑材料。江西低溫軸承國標(biāo)