火箭橇滑块摩擦磨损失效机理及形貌特征分析

目的为火箭橇滑块的表面磨损及其失效分析提供参考。方法选取火箭橇试验后的铜合金滑块为研究对象,采用电子显微镜、能谱仪、三维形貌仪和X射线衍射分析仪对摩擦磨损表面进行观察,并借助维氏硬度计和金相显微镜测试截面硬度及其组织结构变化。结果通过电子显微镜与能谱仪分析发现,试验后,滑块的表面存在沿摩擦方向的划痕、脱落颗粒、点蚀坑和粘着点,磨损形式有磨粒磨损和粘着磨损,对磨件上Fe等元素向滑块转移。由三维形貌分析可知,滑块表面出现很深的平行犁沟、撕裂状的表面、不规则裂纹和塑性堆积层。由X射线衍射分析可知,滑块表面形成了新的物相组织。通过维氏硬度计和金相显微镜分析滑块截面发现,由于加工硬化,沿表面至深度2.5 mm,硬度由129HV降低到95HV,降低约26%,且组织结构也随之发生变化。结论分析认为,干摩擦过程中火箭橇滑块表面聚集大量热能,导致温度沿截面呈明显梯度变化,因而引起组织结构随之变化,进而出现磨粒磨损和粘着磨损两种典型现象。加工硬化引起表面塑性降低,硬度沿截面方向呈梯度变化。