纹形成分布规律、残余应力分布规律，晶粒、晶界、碳化物与流线变化与分布规律。
（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
轧制成形过程条件对轴承滚道基体材料组织和表面状态遗传演化方向与结果有重要影响，并直接决定了轴承的服役性能和疲劳寿命。为了实现轴承滚道基体材料组织和表面状态可控性制造，重点研究：轧制成形过程条件对滚道宏观几何精度传递和微观组织演化的影响规律；轧制成形过程参数在线测量控制方法；轴承滚道几何精度和组织性能控制成形工艺规划与优化方法。
（4） 磨削过程中磨粒与工件微观作用与可控机理研究
揭示磨粒与工件表面发生冲击、滑擦、耕犁和切削作用对磨削比能、磨削力和磨削温度场的影响机理，探讨磨削液对磨削温度变化历程的影响机制，研究磨削比能、磨削热和磨削力的可控机理。重点研究：基于磨粒的冲击、滑擦、耕犁和切削作用，建立磨削比能、磨削热和磨削力的数学模型；揭示磨削比能、磨削力和磨削弧区热量产生、传散的可控机理；建立磨削温度场和温度变化历程的可控磨削和冷却技术。
（5） 磨削过程中变质层和残余应力的形成与可控机理
研究热-力-相变耦合作用对变质层组织和和残余应力分布的影响规律，揭示基于磨削热、磨削力、相变耦合作用下的变质层与残余应力分布的可控机理。重点研究：热力耦合作用对组织转变规律的影响机理；揭示热-力-相变耦合作用对残余应力分布的影响规律；基于磨削热、磨削力、相变耦合作用下变质层与残余应力分布的可控机理。
（6） 表面强化层的形成与可控机理研究 研究磨削加工过程中磨粒的冲击作用机理，揭示轴承滚道的表层强化可控机理。重点研究：探索磨粒冲击作用对工件表面强化层形成的影响机制；建立磨粒冲击作用下表面强化层硬度和残余应力分布的数学模型；揭示轴承滚道表层强化的可控机理。
经费比例：16%
承担单位：武汉理工大学、西安交通大学、山东大学 课题负责人：华林
学术骨干：陈耀龙、兰箭、秦训鹏、张磊
课题6、高速重载精密轴承服役性能控制研究 预期目标：
本课题旨在探索滚动轴承从设计、制造到服役整个过程中其旋转精度与服役性能的形成机理，建立多场耦合下服役性能的控制模型；提出面向服役性能的滚动轴承组件精度、装配工艺等的设计理论；揭示服役工况下预紧力对服役性能的影响规律，发展服役性能的在线实时调控技术。研究为高性能轴承面向服役性能的设计提供基础理论和方法，为服役工况下滚动轴承的性能保障提供新技术。项目最后形成重载滚动轴承与高速精密轴承原型各一套。
研究内容：
（1） 复杂工况和服役状态建模
在研究高速、重载、冲击等复杂工况表达模型的基础上，研究复合约束（轴承座与轴）与多体接触条件下，考虑润滑状态、轴承组件宏微观几何参数（形状误差、微观形貌特征及误差、相互位臵偏差等）的滚动轴承服役状态的建模方法，建立滚动轴承服役状态模型。
（2） 旋转精度创成与轴承精度设计
研究滚动轴承各组件宏微观几何特征及载荷引起的变形在多结合面间的传递及累积规律，揭示轴承组件几何特征对轴承旋转精度的影响机制；研究上述因素对轴承组件间相对运动关系的影响，揭示轴承旋转精度形成机理；考虑服役工况对旋转精度的影响以及对零部件表面微观形貌的磨损特性，研究服役条件下轴承旋转精度随时间的演变规律；基于旋转精度描述模型，研究面向预定精度的轴承相关参数反演计算策略，实现轴承精度设计。
（3） 服役性能创成与智能调控基础研究
研究工作载荷对轴承组件宏微观形貌、接触润滑状态及摩擦磨损状态的影响及轴承内部热量的累积与传递规律；研究轴承零部件选择与组装的配套原理（过盈量或间隙量、公差等）、安装工艺参数（与轴或轴承套的过盈量、游隙、安装顺序等）、服役条件等与轴承服役性能的关系，揭示轴承热-力-服役性能之间的耦合及服役性能的创成机理。研究预紧力对服役性能的影响规律，建立预紧力与轴承服役性能的内在关联模型；研究轴承服役性能指标在线实时测量及预紧力实时调控技术，实现轴承服役性能的在线动态调控。
（4） 高性能滚动轴承技术原型
基于前述的对轴承接触分析、润滑失效分析、制造技术以及轴承服役性能在线测量技术的研究，建立集成上述研究成果的高速精密轴承和大型重载滚动轴承技术原型。
经费比例：24%
承担单位：西安交通大学、瓦房店轴承集团有限责任公司 课题负责人：王煜
学术骨干：洪军、朱永生、张进华、曲荣君
6) 各课题间相互关系
从国民经济可持续发展和国防军工等领域，对国家重大装备和精密装备制造业的基础配套产业的巨大需求出发，瞄准国家目标，围绕三个关键科学问题，考虑滚动轴承设计、制造、服役三个层面，设臵六个研究课题，如图8所示，目的是在重载、高速、精密轴承设计、制造的基础理论、新方法、新工艺和核心技术原型等方面取得创新成果，打破垄断，步入独立研发，实现轴承的自主设计与制造。
应用领域民用：高速铁路动力机车、高档数控机床、风力发电机、民用大飞机等大型关键装备军工：战机、航母、坦克科学问题高速重载精密轴承多界面系统动态润滑接触理论课题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高速重载精密轴承润滑机理及热课题2：失稳机制轴承多重润滑膜生成机理及新型课题3：轴承润滑材料设计轴承材料热处理工艺与组织性能课题4：调控轴承滚道基体组织与工作表面状课题5：态可控性制造高速重载精密轴承性能课题6：控制研究核心技术控形控性轧制成形技术QPT热处理新工艺表面完整性的可控磨削和强化技术极端条件自适应性轴承润滑剂的设计制备技术构件表面微纳复合结构固体润滑薄膜构筑技术基于固液气复合的高可靠自适应润滑技术服役状态的在线监测与服役性能的在线调控技术高速重载精密轴承组件的控形控性制造国家重大装备和精重密装备制造业大的基础配套产品需求复杂工况下轴承服役性能创成总体目标提高高性能轴承设计、制造与装调水平，解决重大装备对轴承需求的瓶颈滚动轴承实验技术平台 图8 课题设臵思路
课题间具体关系：课题一揭示多场耦合作用下界面动态接触行为，课题二着重解决润滑剂在运动副界面的分布以及润滑表面与润滑介质的偶合关系，课题三主要解决轴承润滑系统中的润滑材料失效和先进润滑材料的设计问题，课题一至三进行了轴承润滑接触的机理研究，为轴承设计提供了理论基础。课题四主要解决全制造过程中轴承组件基体组织和性能精准调控及其工艺设计问题，课题五则解决轴承组件控形控性轧制成形、表面完整性的可控磨削和强化等问题，通过课题四和五的研究，形成滚动轴承组件控形控性制造技术，为获得高精度、高性能和高稳定性的轴承组件提供技术支撑。课题六主要解决复杂工况下轴承服役性能的控制问题，揭示轴承服役性能的创成机理，为轴承的装调工艺设计以及服役性能在线调控提供科学依据。六个课题共同协作，围绕三个科学问题对高性能滚动轴承在设计、制造、装调及服役的全生命周期中所涉及到的关键理论与核心技术进行研究，并由此构成高性能滚动轴承的基础理论体系。
四、年度计划
年度 研究内容 预期目标 第一年度的主要工作为研究方案的制定、细化；基础理论的准备及基本模型建立：球基界面弹性基础模型的建立；实验方案试验台的（1） 理论与模型, 多界面润滑接触初步设计。主要研究内容包括： 力学模型、摩擦学模型、润滑1.1 在对基础资料调研基础上完成热分析模型、滚动轴承旋转精对技术路线和技术方案的论证。 度的描述模型以及滚道基体材料组织状态分类模型等； 1.2在高速重载精密轴承多界面系统基础润滑材料制备及性能研动态润滑接触理论方面，主要开（2） 究：发展新型复合薄膜体系微展：（a）多尺度球面弹性理论、结构的可控生长及控制工艺；模型与快速模拟方法研究；滚动揭示膜层抗磨损低摩擦的机轴承多界面统一系统的混合润滑理；制备高品质的合成基础油模型研究；轴承界面耦合场磨损和具有自修复功能的纳米润滑预测模型与数值方法。（b）热分添加剂。 析理论模型及求解方法研究；表第 面特征表征和其对润滑性能的影（3） 轴承基体材料研究：取得高性响研究;高速条件下轴承中润滑能轴承钢复相组织的获得规 介质在固体表面的分布规律研律；获得轴承钢热处理过程中究；润滑介质分布实验测量系统一 微观组织定量计算算法。 的设计。(c)具有梯度过渡、纳米多层、纳米晶/非晶复合结构的高（4） 轴承可控制造的基础理论：建 性能碳基与MoS2基固体润滑复合立轴承；初步揭示疲劳载荷谱薄膜的研制及性能并研究；耐高作用下轴承滚道基体材料组织年 低温、高氧化安定性等优异理化状态损伤破坏机制；初步阐明性能的酯类合成基础油制备与性磨粒的冲击、滑擦、耕犁和切能的关系。 削作用规律。 1.3在高速重载精密轴承组件的控形控性制造方面，重点研究：（a）（5） 形成复杂工况下轴承服役状态原型钢设计与制备；多尺度微观的建模方法；获得预紧力对服组织精细化表征方法研究及轴承役性能的影响规律。 钢热处理过程中微观组织的定量（6） 确立实验方案，设计并着手构计算研究；轴承钢热处理工艺过建必要的试验台。 程中温度-相变-应力/应变作用 机理；轴承渗碳过程碳扩散模型本年度预期发表论文25-35篇；与工艺；（b）轴承滚道基体材料申请专利软著2～4项；培养硕组织状态分类与设计方法、服役士、博士10-14名。 条件下轴承滚道疲劳载荷谱获取及其对滚道基体材料组织状态损
年度 研究内容 预期目标 伤演化、裂纹萌生扩展机制的研究；磨削加工中粒的冲击、滑擦、耕犁和切削作用规律。 1.4在复杂工况下轴承服役性能创成机理方面，重点研究：（a）轴承组件宏微观几何特征耦合方法及滚动轴承旋转精度的描述模型；(b)研究轴承内部热量的累积与传递规律以及预紧力对服役性能的影响规律； 1.5 相关试验系统的设计、开发；实验方案的制定。 第二年度重点在于对基础理论和方法的进一步实验研究，并构造完成相应的实验设备、测试方法，开展相关的实验研究。主要研究内容包括： 2.1 在润滑接触方面，发展前述理论模型；研究滚动轴承的多界面系统混合润滑问题；复杂多界面耦合场系统的瞬态薄膜润滑分析；研究轴承系统动力学问题和建模方法；润滑剂流变性质的影第 响；进行高速条件及轴承特有的 运动学及动力学特征下润滑介质的分布规律研究；在轴承摩擦副表面研制具有摩擦自适应特二 性的多元掺杂纳米复合薄膜材料;分析摩擦表面微观结构、修 复保护膜的变化规律，研究复合薄膜界面微结构和成分特征以年 及服役过程中形成的修复保护膜与其减摩润滑、耐磨性能的关系规律。 2.2在轴承材料与可控制造方面，深入研究QPT热处理复相组织的精确调控机制研究；轴承钢热处理过程中相变塑性机制与模型的研究；碳浓度分布与轴承性能关系研究及渗碳工艺精确控制原理研究；高性能轴承材料组织状态优
（1） 完成混合润滑下动态接触问题分析，揭示球基滚动轴承动态接触过程的接触区域演化规律； （2） 完成润滑介质分布实验测量系统研制，揭示轴承中润滑介质在固体表面分布规律； （3） 揭示润滑剂流变性质对润滑性能的影响； （4） 发展轴承摩擦副表面多元掺杂纳米复合固体润滑薄膜的可控制备，揭示特定环境下膜层抗磨损低摩擦的形成机理，提出该类复合薄膜体系在轴承摩擦副工况下的的失效机理和延寿理论。 （5） 建立轴承钢热处理过程中的相变塑性模型，揭示渗碳工艺及其对轴承性能影响规律 （6） 建立高性能轴承材料组织状态优化设计方法及轴承滚道轧制变形热力耦合模型和数值模拟方法；建立磨削比能、磨削热和磨削力的数学模型； （7） 揭示轴承组件几何特征对轴承旋转精度的影响机制及轴承旋转精度形成机理，找出影响旋