抗微动损伤的表面工程设计

针对内燃机车16V280ZJ型柴油机连杆的微动损伤，在失效分析和接触力学分析的基础上，进行了表面工程技术可行性方案的比较，确定了固体润滑涂层的表面处理方案。研究采用了极图法，对粘接MoS2、粘接石墨、粘接PTFE和电刷镀Pb／Ni等4种涂层的性能和微动特性进行了定量比较，结果表明，粘接MoS2涂层具有最佳的抗微动损伤特性。实际应用表明，经表面工程设计选择的涂层显著提高了连杆部件的使用寿命。     

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。     

磨损对钢轨滚动接触疲劳损伤的影响

通过对广深铁路钢轨疲劳斜裂纹与钢轨侧磨的现场调查及钢轨滚动疲劳模拟试验,研究了钢轨滚动接触疲劳损伤与磨损之间的作用关系,分析了轮、轨滚动疲劳过程中钢轨磨损率对疲劳裂纹形成及裂纹扩展寿命的影响。结果表明:钢轨磨损严重时,疲劳斜裂纹损伤就表现轻微,钢轨滚动疲劳损伤与磨损之间表现为相互竞争与制约的耦合作用关系;通过增加磨损率能减轻钢轨的滚动疲劳损伤,有利于延长钢轨的疲劳裂纹扩展寿命。     

saline溶液中钛合金扭动微动运行区域研究

在自制的已获专利的恒温扭动磨损腐蚀试验装置上,对TC4钛合金在saline溶液中的扭动微动磨损行为进行了研究,通过扭动三维图、磨损形貌等特征对扭动微动运行区域进行了重点讨论。结果表明,与切向微动类似,在介质中的扭动过程中也出现了微动的3个运行区域,3个区域的摩擦扭矩曲线、扭动三维图、磨斑形貌及损伤机理表现出不同的特征;扭动微动的混合区磨损形貌与切向微动不同,在扭动初期,磨斑表现为典型的微动环特征,随循环次数增加,损伤区域逐渐向心部扩展,并有完全覆盖接触区域,使整个接触区域都发生磨损的趋势。滑移区的Tf-θ曲线受频率影响明显,在低频率时为典型的平行四边形,随频率升高,逐渐变成椭圆形。     

雨水环境下碳陶复合材料的载流摩擦磨损性能

采用销-盘摩擦磨损试验机对制动闸片用碳陶复合材料开展了雨水环境下的载流摩擦磨损试验,研究了不同摩擦条件下碳陶复合材料的摩擦磨损性能。结果表明：在无载流的雨水环境中,随着雨水流量由0增大到1 mL·min^-1,碳陶复合材料的表面粗糙度显著下降,摩擦因数和磨损率小幅度降低,磨损机理主要为剥落和轻微的氧化磨损;在无雨水的载流条件下,随着电流强度由0增加到100 A,表面粗糙度和摩擦因数均显著下降,磨损率明显升高,主要磨损机理为剥落、磨粒磨损、黏着磨损和电弧烧蚀;相对于单因素作用,在载流和雨水的共同作用下,表面粗糙度和摩擦因数明显降低,但磨损率随着雨水流量或电流强度增加的规律不明显,磨损机理为剥落、氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损。     

轮对辐板开孔对钢轨波磨的影响

基于轮轨间蠕滑力饱和引起轮轨系统摩擦自激振动从而导致钢轨波磨的理论,研究轮对辐板开孔对地铁小半径曲线钢轨波磨的影响,利用ABAQUS仿真软件分别建立无孔和开孔的轮对与钢轨、轨枕组成的有限元模型,采用复特征值方法研究辐板开孔距离、开孔大小和开孔个数对钢轨波磨的影响。结果表明:小半径曲线工况下饱和蠕滑力会导致钢轨波磨;辐板开孔距离对钢轨波磨的发生概率是有影响的,较小的开孔距离可以得到相对良好的稳定性;辐板开孔大小对钢轨波磨的发生概率影响较小;相比较无孔辐板和其他开孔个数辐板,辐板开4孔稳定性最好,可降低钢轨波磨的发生概率。     

LZ50钢表面离子氮化/激光淬火复合改性层扭动微动摩擦学行为研究

对LZ50车轴钢表面进行离子氮化/激光淬火复合处理。在对复合改性层进行表征的基础上,对比研究了复合改性层和基体在干态不同角位移幅值下的扭动微动磨损行为。结果表明,LZ50钢经过复合处理后在表面层形成了均匀分布的针状马氏体;复合处理改变了LZ50钢的扭动微动运行区域,使得混合区减小,滑移区向小角位移方向移动;复合改性层的摩擦扭矩和耗散能在整个运行区域都低于LZ50钢,其磨损程度明显降低,在部分滑移区损伤轻微,在混合区和滑移区,损伤主要表现为剥层、磨粒磨损和氧化磨损。总之,复合改性层具有良好的抗磨减摩特性。     

PTFE基耐磨涂层往复滑动摩擦学性能研究

采用CETR多功能磨损试验机,考察PTFE基耐磨涂层在往复滑动条件下的摩擦磨损性能;利用了扫描电子显微镜、三维形貌轮廓仪和电子能谱对磨痕表面进行微观分析,探讨PTFE涂层的摩擦磨损机制。结果表明:PTFE涂层的摩擦学性能与涂层的特性密切相关,较低的摩擦因数对应着较好的耐磨性;涂层的往复滑动磨损表现为磨粒磨损和氧化磨损共同作用的机制。     

等离子体浸没离子注入与沉积TiN/Ti复合涂层高温微动磨损特性研究

采用等离子体浸没离子注入与沉积技术（PIII＆D）,在T225NG钛合金基材上制备了TiN/Ti复合涂层.对沉积涂层的组织和化学成分作了XPS和AES分析,用扫描电镜SEM、能谱仪EDS和激光共焦扫描显微镜（LCSM）对该涂层大气氛围中室温（25 ℃）,200 ℃和400 ℃的微动磨损特性与基材进行了对比研究.结果表明：复合涂层中的组织为TiN和TiO2;在部分滑移区和混合区,PIII＆D TiN/Ti复合涂层摩擦因数随温度升高而降低,在滑移区,涂层摩擦因数波动较大,温度对基材摩擦因数影响不明显.在部分滑移区磨损轻微,在混合区和滑移区,涂层磨损机制以剥层和氧化磨损为主,局部存在磨粒磨损.     

TiVN涂层的耐磨性与切削性能的关联研究

通过多弧离子镀沉积技术制备了TiN和TiVN涂层,对比了两种涂层在不同工况下的摩擦磨损性能和切削性能,并指出影响刀具涂层服役性能的主要因素。结果表明,V元素掺杂有效提高了TiN涂层的硬度和结合力、减小了TiN涂层的摩擦因数和低温下的磨损率,但V容易氧化的特性导致500 ℃及以上温度TiVN涂层产生较高的磨损率。切削测试表明,在麻花钻的主切削刃和横刃区域两种涂层发生明显的剥落,而在后刀面涂层未发生明显剥落,TiVN涂层较高的膜基结合强度和耐磨性能使得它对刀具的防护效果更佳;刀具涂层的服役性能与其耐磨性能和膜基结合强度有关,刀具的主切削刃和横刃区域对涂层的耐磨性能和膜基结合强度有着苛刻的要求,且切削刃尖端温度较高,对涂层的高温耐磨性能和膜基结合强度要求也高。