些成果和条件可确保课题的顺利实施。
图5 兰州化物所液氢液氧火箭涡轮泵支撑轴承和液氧煤油大推力火箭涡轮泵支撑轴承
（4）在轴承材料热处理工艺研究方面
上海交通大学徐祖耀院士领导的课题组长期从事固态相变（包括马氏体相变和贝氏体相变）热力学、动力学和晶体学的研究，从事相变研究数十年，出版专著九种，发表论文400余篇，在国际期刊中被多次引用。曾获国家自然科学三等奖，国家科技进步二等奖，国家教委科技进步一等奖、二等奖(二次)等。
与此相呼应，潘健生院士所领导的课题组致力于将相变理论应用于热处理工艺的基础研究，在热处理数学建模与计算机模拟、热处理智能技术、钢铁化学热处理领域达到国际先进水平，合作主篇的《钢铁热加工模拟手册》由国际热处理与表面工程联合会和CRC出版社在美国出版，曾获国家科技进步二等奖，国家发明三等奖。徐祖耀院士课题与潘健生院士课题紧密合作具备从基础理论研究、应用基础研究和应用研究相结合的整体实力。从1983年以来，得到自然基金委的资助，开展贝氏体相变和热处理计算机模拟等基础研究，获得一些创新的成果。2005年在Icomat’05上海国际马氏体相变会议上报道了预应变对贝氏体相变开始温度的影响，热机械模拟的初步研究表明，塑性变形对贝氏体转变有促进作用，得到与会者的关注。
上海交通大学在利用激光进行表面改性技术方面有良好的研究基础和技术积累。上海市激光制造与材料改性重点实验室依托于上海交通大学材料科学与工程学院，长期开展焊接技术、表面改性与焊接装备研究，是国家科技部国际科技合作基地、国防科工委特种焊接技术应用中心理事单位、国防科工委大型构件焊接技术应用中心理事单位，为国家科技部、国防科工委、上海市科委、航空航天、舰船制造开展并完成了多项激光焊接的科研攻关。实验室装备了由3 kW YAG激光器，ABB六轴＋2轴工业机器人以及Funac控制精度三维机床组成的激光焊接系统、15 kW 高功率CO2激光焊接设备。特别对用激光+MAG，激光+TIG方法作了很多技术研究及前期准备。多项科研成果获上海市科技进步奖、国家科技进步奖、上海发明专利奖等奖项。
图6 透射电子显微镜（左） 激光焊接试验平台（右）
（5）在轴承组件可控性制造方面
武汉理工大学自八十年代开始环件轧制成形理论和应用技术、摆辗成形理论和应用技术等特种轧制相关领域研究，先后主持了国家科技重大专项课题“精密锻轧成套新技术”、国家863计划项目“大型环件成形制造过程数字化建模仿真与工艺优化”、国家自然科学基金重点项目“金属环件冷辗扩塑性成形机理及工艺设备”、 国家自然科学基金面上项目“环件冷轧-淬火中细-微观变形与损伤规律研究”、湖北省重大科技招标项目“轴承环冷轧成形工艺与模具”、原机械部科技攻关项目“Φ500数控轧环机”等一系列科研课题研究工作。开发出了复杂截面的钢铁环件、铝合金环件热轧和冷轧精密成形技术，开发出了新型轧环机、长寿命轧制模具、轧环工艺CAD/CAE技术等，研究成果得到了广泛应用。获得了GM中国科技成就二等奖、陕西省科技进步一等奖、湖北省技术发明一等奖等奖励。结合以上项目研究，武汉理工大学在环件轧制技术领域发表研究论文60余篇，撰写出版了《环件轧制理论和技术》专著，并参与了《中国材料工程大典》、《中国模具工程大典》、《锻压手册》等环件轧制成形章节编写。获得中国发明专利5项，计算机软件著作登记2项。材料复合新技术国家重点实验室、现代汽车零部件技术湖北省重点实验室装备了的D51-160A热轧环机、DWG90数控轧环机、CRM220数控轧环机、各种材料分析仪器以及计算机工作站和计算分析软件等，具有良好的研究实验条件。
课题组与山东大学机械工程学院进行了磨削研究合作，在超高速加工及其装备的基础研究973项目的资助下，对磨削加工磨粒与工件的作用机理、磨削热产生和传散与热力耦合作用及数值模拟等方面进行了深入的探讨，积累了丰富的研究成果，为本课题的研究奠定了坚实的理论基础。在试验条件方面，合作单位拥有数控强力成形磨床1台，可使用三向压电式磨削测力仪、热电偶传感器、红外测温仪、粗糙度检测仪、扫描电子显微镜、金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪、残余应力测量仪、光学显微镜以及NI公司的数据采集和分析系统等成套的测量仪器。
图7 环件在不同轧制时间模拟和真实形状 图8 磨削实验平台
（6）在轴承装配与性能控制研究方面
西安交通大学卢秉恒院士领导的科研团队，在重大装备集成技术、复杂机械系统装配理论、先进制造技术、超精密加工及传感器等方面作了深入的研究工作。如所开展的超高速加工及其装备的关键核心部分就涉及到超高速精密轴承技术，必然为本课题的研究提供宝贵的发展经验与工况分析数据。在985平台支持下开发的超高速精密加工技术，为本项目研究中涉及到的高速重载精密轴承回转精度的控制将会提供有利的技术支持。同时，课题组在机械系统刚/柔性构件的装配连接工艺领域具有丰富的研究工作积累，近年来先后与国内汽车、飞机制造企业就关键连接工艺参数对于零部件连接质量的影响规律展开了合作研究，承担了“复杂机械系统装配基础理论与质量保障技术研究”国家重点基金项目，正在搭建轴承性能分析综合实验平台，为轴承的装调提供了研究基础。
在西安交通大学已故屈梁生院士领导的团队中，在机械设备故障监测与诊断的研究方面，以大型机械设备、转子系统等为背景，以转子动平衡的全息谱理论、频谱分析、信息融合、小波理论、模式识别等系统理论为基础，研究系统监测与诊断的关键基础理论和技术，承担了863、自然科学基金重点项目等多项课题，为服役工况下轴承的在线监测及性能控制奠定了基础。
（7）瓦房店轴承集团有限责任公司
瓦房店轴承集团有限责任公司（以下简称瓦轴集团）始建于1938 年，新中国第一套工业轴承就在这里诞生，被誉为中国轴承工业的故乡和摇篮。是我国目前规模最大的轴承制造企业，技术创新能力、市场竞争能力、产品赢利能力以及经济总量在中国轴承工业综合排名第一位。2008 年集团公司实现销售收入52 亿元。公司荣获中国机械500 强称号。近年来，获各种奖励近200 项，研发大量新产品。瓦轴将全力支持该项目研究的开展，并与研究单位紧密合作，共建企业-高校研究合作机制。此外，企业也将在技术转化方面提供支持。
近年来，瓦轴集团经过大规模的技术改造和技术创新，产品的开发能力得到了大幅度的提升，随着瓦轴精密技术与精密制造工业园的建设投产，已经具备了高速、高精密、高可靠性轴承产品的加工能力和掌握了先进的制造技术。一大批产品已经达到了世界先进水平，成功的研制出具有自主知识产权的时速200Km/h高速客车轴承、兆瓦级风力发电转盘轴承、重大型数控机床主轴轴承、石油钻井机械轴承、精密医疗器械轴承等，并已经实现了批量配套。建成了现代化铁路提速轴承、高速高精密数控机床轴承等一批具有当代世界一流水平的生产线。建成了国内轴承行业一流的检测试验中心并通过国家实验室的认可，国家级的企业技术中心在轴承行业综合排名第一，具有雄厚的技术开发实力，具有较强的技术转化机制和技术创新能力。每年R＆D 的投入均超过销售收入的5%。近年来企业申请专利205 项，其中发明专利53 项。获各种奖励近200 项，研发大量新产品。瓦轴将全力支持此项目的研究，并与研究单位紧密合作，并在精密重载轴承的试制，加工，加工工艺，试验等方面提供配套人员与资金，共建企业-高校研究合作机制。此外，企业也将在技术转化方面提供支持。
（8）创新基地
拟任项目组首席专家及项目组成员有长期从事本领域研究工作的经验，尤其
在美国、英国、香港的研究经验，是有关机械设计、制造、装配等方面研究的著名专家。因此，确保能够及时把握国际上最新的研究动态，使研究工作始终保持在国际前沿。
参加单位在机械工程学科、材料学科以及相关领域拥有良好的研究平台，拥有“机械制造系统工程国家重点实验室”、“国家轴承工程研究中心”、“国家快速制造工程技术研究中心”、“金属材料强度国家重点实验室”、“固体润滑国家重点实验室”、“先进润滑与防护技术国防创新研究中心”“轴承研发中心”、“金属基复合材料国家重点实验室”、“材料复合新技术国家重点实验室”、“车辆传动国防科技重点实验室”、“先进加工技术国防重点学科实验室”等以及上海市“激光制造与材料表面改性实验室”、山东省“机械设计与制造重点实验室”、教育部“现代设计与转子系统重点实验室”、“强度与振动重点实验室”。特别是在985工程建设中，西安交通大学等投入数亿元筹建了“制造科学与技术”、“精密制造技术与装备”等工程科技创新平台，这为本项目的顺利开展提供了有力的物质和条件支撑。
4) 创新点
本项目致力于发现轴承服役过程中多物理场作用下的各种物理与化学行为及服役性能演变规律，建立创新的轴承设计与制造基础理论，全面系统地开展轴承装配与服役中的科学问题研究。主要的创新点和特色包括以下几个方面： （1）理论层面：
? 提出高性能轴承多界面系统动态润滑接触理论；
? 提出轴承表面微/纳复合结构自适应固体润滑薄膜构筑方法，研制具
有极端条件适应性和表面损伤自修复性的新型轴承润滑剂； ? 提出以热力学、动力学和晶体学为基础的微观组织调控基础理论； ? 提出轴承组件制造过程中组织状态遗传演化理论； ? 揭示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；
? 轴承组件控形控性制造技术：热处理、表面改性、轧制、磨削工艺
参数的精确控制；
? 滚动轴承服役性能在线调控技术。
（3）实验方法层面
? 高速重载精密滚动轴承摩擦学行为长期演化测试平台与数据处理方
法；
? 服役条件下滚动轴承润滑特性的测量方法；
? 轴承滚道基体组织性能可控性轧制成形数值模拟实验和物理模拟实
验方法；
? 磨削力和磨削温度的同时在线测试方法；
? 轴承服役性能、预紧力在线测试与控制方法。
5) 课题设置
项目根据研究内容共设臵6个课题：
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； 2. 高速重载精密轴承润滑机理及热失稳机制；
3．轴承多重润滑膜生成机理及新型轴承润滑材料设计； 4．高速重载精密轴承材料热处理工艺与组织性能调控； 5．轴承滚道基体组织与表面状态可控性制造； 6．高速重载精密轴承服役性能控制研究。
课题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 预期目标：
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相互作用等问题。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理论及数值模拟技术，探索高速重载精密轴承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因素对界面局部与整体动态接触的影响规律；研究接触区域演化，摩擦与磨损动态长期发展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。面向精密滚动轴承研究领域，提出发展包括滚动体及滚道的、表面几何拓扑结构的、流体薄膜流动等的复杂界面系统多场耦合作用下动态接触理论及宏微观求解模型，以多域、多尺度方式开展对界面耦合场动态微接触问题的研究。基于动态接触理论、摩擦与磨损预测模型，研究轴承运行失效机理。
研究内容：
（1） 轴承复杂界面系统相互作用的接触理论与失效机理
轴承动态接触理论与方法的发展是高速重载精密轴承系统的一项基本研究，是认识轴承接触机理与失效机制以及其它相应摩擦学问题的基础。考虑滚动轴承界面与结构复杂性因素，特别是各种微观尺度或隐含因素的影响，传统的赫兹接触模型和有限元方法的局限性已经不能独立用于微观接触机理问题及相关摩擦学行为问题的有效预测。本项目将考虑具有球基或柱基几何滚动轴承复杂界面系统接触特点，发展能够适合高速重载精密滚动轴承研究问题要求的界面系统弹性理论、动态微接触理论以及大规模数值模拟方法。这需要发展能够使用快速模拟技术的弹性模型、接触力学模型、复杂界面的微观力学表征方法、宏微观接触力学整合模型以及相应的动态跟踪方法等。此外，设计、制造及安装中诸如关键尺寸因素也将在这个问题中得到研究。复杂界面动态接触理论与方法的发展为开展高重载精密滚动轴承失效机理认识提供科学的理论基础。
（2） 宏微观拓扑结构对摩擦学系统行为长期演化的影响规律