三体磨损过程理论研究

建立了三体磨损过程中摩擦副表面粗糙度的预测模型。算例表明 ,定载荷作用下 ,(1 )经受三体磨粒磨损之摩擦表面的粗糙度随着磨程的进行逐渐趋于某一平衡值 ,之后不随磨程而改变 ;(2 )平衡粗糙度的大小与磨粒粒度分布参数有关 ,对应于粒度的某均方根值 ,摩擦面的平衡粗糙度最大     

铜/铬青铜摩擦副磨损表面形貌与电弧的相互作用关系

为探究载流摩擦磨损过程中摩擦副磨损表面形貌与电弧的相互作用关系,在HST-100高速载流摩擦磨损试验机上以铜/铬青铜为摩擦副进行载流摩擦磨损试验。用三维形貌仪测量磨损表面粗糙度,并通过扫描电子显微镜分析试验后销试样表面形貌。结果表明:起始表面粗糙度在磨损初期对电弧能量、摩擦因数有影响,在磨损中后期其影响并不显著;表面粗糙度与燃弧率有一定的正相关性,表面粗糙度较大时,燃弧率与电弧能量较大,表面粗糙度降低,燃弧率与电弧能量也随之降低;质量磨损率呈现"U"形变化,摩擦因数则先降低后升高;磨损初期,磨损机制主要是黏着磨损,没有明显的电弧侵蚀作用,磨损中后期,电弧侵蚀越发严重,出现电弧烧蚀坑,并造成熔融堆积。     

铜基粉末冶金刹车闸片磨损形貌演变研究

采用多功能销-盘摩擦磨损试验机，开展铜基粉末冶金/Q235-B摩擦副的摩擦磨损试验，在载流和无载流的工况下，研究接触压力(0.4、0.7、1.0和1.3 MPa)对铜基粉末冶金材料闸片磨损表面形貌的影响。结果表明：在无载流工况下，随着接触压力的增大，摩擦因数和磨损率均缓慢上升，试样表面损伤加剧，粗糙度升高，主要的损伤机制为磨粒磨损和剥层；在载流工况下，0.4 MPa时的摩擦因数和磨损率最大，损伤最严重，粗糙度最高，当接触压力增大到0.7 MPa后，表面形貌损伤的变化趋势与无载流工况一致，磨损机制在磨粒磨损和剥层的基础上增加了电弧烧蚀；载流工况下材料表面的粗糙度普遍高于无载流工况下，表面损伤更为严重。     

纳米TiO2的磨损自修复特性

为研究纳米TiO2的磨损自修复作用及摩擦条件对修复的影响,将纳米TiO2作为添加剂加入350 SN基础油中,采用HQ-1环决摩擦磨损试验机考察了纳米TiO2对磨损表面的修复作用,在不同载荷、转速、修复时间条件下进行了磨损试验,以质量变化及粗糙度变化来评价添加剂的修复效果.结果表明:纳米TiO2添加剂对磨损表面具有良好的修复作用,修复后表面粗糙度降低了10.26%;其自修复性能受载荷、速度、摩擦时间的影响.     

金刚石切削黑色金属时刀具磨损机理的摩擦磨损试验

为了降低黑色金属金刚石切削过程中的刀具磨损,提高表面加工质量和精度,对刀具磨损机理进行了研究.通过黑色金属金刚石摩擦磨损试验,模拟了实际切削过程中的刀具磨损行为;分别采用扫描电镜(SEM) 、X射线能谱仪(EDS)以及拉曼光谱仪(RS)对工件表面形貌、实验前后工件表面化学组分变化以及金刚石磨损表面的晶体结构转变进行了检测,同时提出了用石墨化程度作为试验过程中评价金刚石磨损的指标.试验结果表明:金刚石的磨损主要与机械力和温度有关,摩擦速度和工件材料中的含碳量对其影响相对较小;石墨化磨损、扩散磨损和氧化磨损等磨损机理共存,其中石墨化为导致金刚石磨损的主要原因.结合红外热像仪测温和热传导理论推算,近似获得了摩擦界面的真实温度,且随着温度升高15％,金刚石石墨化程度显著加剧83％.作者提出,应当综合考虑热-力耦合作用下的刀具磨损机理,以便进一步探寻抑制刀具磨损的工艺措施.     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面功率谱分析和摩擦磨损特性研究

对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工微观形貌进行功率谱分析和摩擦磨损特性研究。利用平面磨床M7120对精磨后45#钢工件材料进行喷射精密光整加工;用TALYSURF5轮廓仪测量加工后的微观几何参数值;用扫描电镜观察表面微观形貌变化;用功率谱密度函数评价磨削加工和光整加工表面的微观形貌特征;利用MG-2000型销-盘式高速高温摩擦磨损试验机研究表面形貌对摩擦磨损的影响。结果表明,磨粒喷射精密光整加工均化和改善了工件表面的波纹度,降低了工件表面粗糙度值,提高了工件表面的形状精度;光整加工表面摩擦因数和磨损量与磨削加工表面相比明显降低,表面质量明显改善,从而提高了零件的使用寿命和精度保持性,摩擦磨损实验结果和功率谱密度分析相吻合。     

磨粒粒度分布对三体磨粒磨损的影响

实验研究了磨粒粒度分布、摩擦副表面粗糙度及摩擦面间距离对三体磨粒磨损的影响。结果表明,存在一最佳磨粒粒径分布均方差与摩擦副综合表面粗糙度之比使摩擦副的磨损最小;摩擦面间距离h对磨损的影响有一临界值h_c,当h大于h_c时,磨损随h的增大而减少,当h小于h_c时,磨损随h的减小而减少。对于综合表面粗糙底较大的摩擦副,当h小于某一值h_c以后,磨损将随着h的减小而增多。     

玻璃陶瓷材料与轴承钢表面摩擦磨损的试验研究

在盘销式摩擦磨损试验机上考察了氟金云母玻璃陶瓷与轴承钢的摩擦磨损性能,在不同载荷条件下,测试了摩擦因数和玻璃陶瓷的磨损率,用金相显微镜观察和分析磨损表面形貌,并探讨了玻璃陶瓷材料的磨损机制。结果表明：在低载荷条件下,摩擦因数较低;随着载荷的增加,摩擦副的摩擦因数比较稳定,氟金云母玻璃陶瓷与轴承钢的平均摩擦因数为0.095。玻璃陶瓷和轴承钢的磨损率存在波动,其对磨过程以磨料磨损为主。     

玻璃陶瓷与高速钢表面摩擦磨损的试验研究

在盘销式摩擦磨损试验机上考察了氟金云母玻璃陶瓷与高速钢的摩擦磨损性能,在不同载荷条件下,测试了摩擦因数和玻璃陶瓷的磨损率,用金相显微镜观察和分析磨损表面形貌,并探讨了玻璃陶瓷材料的磨损机理.结果表明:在低载荷条件下,摩擦因数较低;随着载荷的增加,摩擦因数逐渐增加且趋于稳定,氟金云母玻璃陶瓷与高速钢的平均摩擦因数为0.088;玻璃陶瓷和高速钢的磨损率存在波动;玻璃陶瓷和高速钢的对磨过程以磨料磨损为主.     

钢铁的磨损与堆焊焊条的选择——第五讲 其他形式的磨损与堆焊

一、高温磨损 1.高温磨损的特点 高温磨损就是金属在高温下发生的各种摩擦磨损(如粘着磨损、磨粒磨损等),它综合了金属高温氧化和摩擦磨损的两种属性。在低温钢铁的表面氧化产物主要为Fe_3O_4,结构比较致密,但温度在     

TD法VC涂层与陶瓷和钢对摩时摩擦磨损性能对比研究

采用TD法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备VC涂层,在摩擦磨损试验机上考察VC涂层与钢球、钢柱和陶瓷球配副时的摩擦磨损性能,利用扫描电镜、粗糙度测量仪和X射线衍射仪(XRD)分析涂层磨损前后表面及界面的形貌、表面粗糙度和物相组成.结果表明,与不同摩擦副配副时,VC涂层摩擦因数随着磨损时间增加先增大后趋于平稳,磨损率随着磨损时间增加而减小,其中与钢柱配副时摩擦因数最小,磨损率最低.与不同摩擦副配副时,VC涂层磨损机制与失效形式不同,与钢球配副时VC涂层磨损机制为磨粒磨损,失效形式为划痕和剥落坑;与钢柱配副时VC涂层磨损机制为黏着磨损和疲劳磨损,失效形式为犁沟和片层状剥落;与陶瓷球配副时VC涂层磨损机制为氧化磨损,失效形式为脆性断裂.     

Wear by hard particles

Abrasive wear can be caused by hard particles sliding on a softer solid surface and displaying or detaching material. Different types of interactions are distinguished between the sliding particles and the wearing surface of the solid. Frequently, resistance against abrasive wear is only considered as a function of hardness of the wearing material. However, a more general model shows that, depending on the interaction, the capability of deformation or the fracture toughness of the wearing material is very important in addition to hardness. Abrasive wear resistance can substantially be improved by second phases embedded in a hard or soft matrix. The theoretical models are supported by a lot of experimental results from studies on metallic or ceramic materials.     

Wear and fracture toughness of partially stabilized zirconia ceramics under dry friction against steel

The wear of two ceramic materials containing partially stabilized zirconia is studied under unlubricated friction against steel. The first material, with ZrO₂ and 3 mol % Y₂O₃, was obtained by cold isostatic pressing and sintering. The second material, comprising ZrO₂ and 4 mol % Y₂O₃, was fabricated by additional hot isostatic pressing. The samples of both materials were fabricated with high and low values of fracture toughness. The samples with high fracture toughness are found to wear more intensively. This fact can be explained by surface micro-cracking during braking as a result of phase transformations.     

原位成型微织构自润滑陶瓷材料的制备及其性能研究

表面织构具有改善表面润滑状态和减摩抗磨的作用,在工程领域的应用也越来越广。现有的微织构加工方法很多,但成本较高,且加工周期长。本试验提出了原位成型的加工方法,以石墨为微织构凸模,设计、加工了沟槽型微织构,经热压烧结工艺将微织构置入到陶瓷粉体中,原位成型表面微织构陶瓷材料。对所得材料进行力学性能测试和摩擦磨损试验,用扫描电镜(SEM)观察裂纹、断面形貌以及磨损表面。结果表明:沟槽型织构材料的断裂韧性和抗弯强度分别为7.4MPa·m~(1/2)和504.8MPa,比无织构材料分别提高了约0.4%和12.3%;沟槽型织构试样摩擦系数较为平稳,且与无织构试样相比,最大摩擦系数和最小摩擦系数分别减少了约33.3%和18.2%;沟槽型织构试样的磨损形式主要是磨粒磨损,无织构试样的磨损形式主要是粘结磨损。     

表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响

通过环-块式摩擦磨损试验研究了表面粗糙度对碳/铜载流摩擦副摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损形貌及机制。结果表明:其摩擦因数与电弧行为密切相关,无电弧时摩擦因数曲线平滑;对磨环的表面粗糙度越大越容易产生电弧,电弧的烧蚀导致块试样的磨损加剧;不同表面粗糙度下均存在临界起弧法向压力,且随着表面粗糙度的增大而增大;载流摩擦副的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损、电弧烧蚀及材料转移。     

3Y-TZP陶瓷在水润滑条件下磨损特性的研究

采用销-盘式摩擦磨损试验机在水润滑条件下对3Y—TZP／（Mg，Y）-PSZ陶瓷摩擦副的磨损性能进行了试验研究。结果表明，3Y—TZP陶瓷的磨损率随着载荷和滑行速度的增加而增大。在低载低速下3Y—TZP陶瓷发生的是微量磨损，其磨损过程相当于抛光；随着载荷与滑动速度的增加，发生的是轻微磨损，相应的磨损机制为塑性变形和微犁削。在高载荷条件下发生了严重磨损，磨损的主要机制是表面断裂。     

单相硼化物的制备及摩擦磨损性能研究

为了深入研究渗硼层中硼化物的性能，采用真空感应熔炼法制备单相硼化物材料。观察分析制备的硼化物微观组织，测试其力学性能。采用MMU-5G型销-盘式摩擦磨损试验机，在干摩擦条件下，研究了不同载荷下单相硼化物的摩擦学性能，观察其磨损表面形貌特征，探讨其磨损方式。结果表明：制备的硼化物为单一相，试样纯度高，试样的平均显微硬度为HV2065，平均断裂韧性值为1.68 MPa·m1/2；硼化物的断口处没有宏观的塑性变形，断口齐平光亮，表现为脆性断裂特征；干摩擦条件下随着载荷从10 N增加到30 N，硼化物的摩擦因数先降低后增加，20 N载荷时达到最小值，而其磨损量随着载荷的增加不断上升；随着载荷从10 N增加到30 N，磨损表面的粗糙度先逐渐上升后急剧上升； 10~20 N载荷下，硼化物的磨损以磨粒磨损为主，而25~30 N载荷下，硼化物的主要磨损方式从磨粒磨损转变为脆性破损。     

多因素影响的格莱圈材料摩擦磨损试验研究*

格莱圈由聚四氟乙烯(PTFE)矩形滑环和丁腈橡胶(NBR)O形圈组成。为了研究不同因素对于格莱圈密封材料摩擦磨损性能的影响,利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机,通过改变往复频率、粗糙度、润滑状态研究格莱圈材料与45钢配副时的摩擦磨损性能,利用SEM对试块试验前后表面形貌进行观测,并对摩擦磨损机制进行分析。试验结果表明:在干摩擦和滴油润滑条件下PTFE材料相比NBR材料具有更为优异的摩擦磨损性能;NBR材料表面粗糙度过高或过低都会导致摩擦因数升高,表面粗糙度对具有自润滑性能的PTFE材料的摩擦因数影响不大;高往复频率会使NBR材料摩擦因数降低,过高或过低的往复频率都会使PTFE材料摩擦因数降低;NBR材料的磨损形式以磨粒磨损和黏着磨损为主,PTFE材料以黏着磨损和疲劳磨损为主。     

Al_2O_3基陶瓷拉丝模材料的摩擦磨损性能

采用热压法制备出三种Al2O3基复合陶瓷材料,用于陶瓷拉丝模的制作。计算出拉丝模在拉拔加工中的应力分布,指出拉丝模应力最大和磨损最严重的区域。陶瓷拉丝模的摩擦磨损特性是影响拉丝模工作寿命的主要原因,因此在MRH-3高速环块磨损试验机上对Al2O3基复合陶瓷材料摩擦磨损行为及其磨损机理作了试验研究。测试出Al2O3基复合陶瓷材料在不同转速和载荷下,摩擦因数和磨损率的变化规律。通过扫描电镜观测其磨损区微观形貌,分析其滑动摩擦的微观机理为机械磨损耕犁、粘着和脆性微脱落。结果表明,这三种Al2O3基复合陶瓷拉丝模材料具有较高抗弯强度和断裂韧度。Al2O3基复合陶瓷材料的磨损机理主要是脆性脱落和耕犁,具有良好的耐磨性,是制备拉丝模的优良材料。     

聚合物填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

采用机械共混-冷压成型-烧结的工艺制备了PEEK、PPS填充PTFE基粘弹．摩擦型阻尼材料，用环-块式磨损试验机研究了在干摩擦条件下的摩擦磨损性能；用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌和内部组织结构。结果表明：混合填充PEEK和PPS时，2种填充物的比例对材料的摩擦因数影响不大，当二者含量相近时，摩擦因数最大；填充物对磨损性能的影响与对摩擦因数的相同；随着PEEK含量的增加和PPS含量的减少，材料的磨损方式由疲劳剥落磨损为主转变为犁削、粘着磨损；PTFE含量的增加，使得复合材料的摩擦因数减小，而磨损有所增大。综合考虑认为，PTFE与适当比例的PEEK／PPS混合填充，具有合适的摩擦因数和较好的耐磨性，能够满足特殊工况下阻尼材料的需要。