摩擦氧化层对TC4合金磨损行为和摩擦系数的影响

选取TC4合金与3种对偶件微动磨损的完全滑移区,研究摩擦氧化层的形成对TC4合金微动磨损行为和摩擦系数的影响。结果表明:室温下摩擦系数曲线经历阶段性变化,磨损表面未形成摩擦氧化层,磨损率均较高。合金基体加热至260℃时,TC4/GCr15微动摩擦系数曲线最早出现由动态稳定向直线稳定的过渡,最早发生轻微磨损转变和摩擦氧化层的形成,磨损率明显减小,TC4/Si_3N_4和TC4/Al_2O_3微动磨损表面未形成摩擦氧化层,磨损率急剧攀升至最大值。继续升温至450℃时,TC4合金与3种对偶件微动磨损均形成不同于基体的摩擦氧化层,磨损率低于室温且达到最小值。TC4合金良好的高温微动磨损性能可归因于分布均匀、连续致密、粘结良好的摩擦氧化层的形成。TC4合金轻微磨损转变前微动损伤由粘着和磨粒磨损控制,轻微磨损转变后由氧化磨损伴随轻微磨粒磨损控制。     

TC4合金微动磨损颗粒的运动分布

完善钛合金微动摩擦磨损特性数据,以磨损颗粒在不同位移幅值下于界面间的运动分布为手段,研究不同运动分布下的微动行为和损伤机制。结果表明:位移幅值显著影响着磨损颗粒的运动分布。小位移下中心粘着撕裂形成的片状脱层沿垂直于微动的方向堆积成"脊";中等位移下磨屑颗粒平铺于接触表面;较大位移下团簇状磨屑沿平行于微动的方向重新聚集成水平"脊"。磨屑在接触界面不同的运动分布导致磨损机制由粘着磨损,过渡到磨粒伴随轻微粘着,最终以磨粒伴随氧化磨损为主。     

轴承钢GCr15高速冲击绝热剪切带的研究

为了加深对风机轴承失效的进一步理解,从而提高其服役寿命,本文提出并研究了轴承钢GCr15在动载荷下的失效模式,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对轴承钢GCr15进行动态冲击试验,借助光学显微镜、SEM和FIB/TEM研究动态载荷下绝热剪切带的形成机理和组织变化.研究表明:冲击载荷下GCr15内部产生致密的绝热剪切带,且裂纹伴随着剪切带产生.剪切带中的晶粒被严重细化,由亚结构和纳米等轴晶组成.带中心部位大量位错缺陷的存在说明晶粒是在动态回复和不完全动态再结晶主导机制下逐步被细化的过程.细化的晶粒使得ASB内显微硬度值显著升高.     

TC4合金微动磨损部分滑移区摩擦参数的演变

选取三种硬度对偶件(HV680GCr15、HV1500Si3N14和HV2300Al2O3)为变量,研究TC4合金在室温和高温下微动磨损部分滑移区摩擦特性参数的演变.试验结果表明,在三种硬度对偶件配合下,TC4合金在室温和高温下的微动磨损均处于典型部分滑移区,未发生向其他两区域的转变.对偶件硬度对部分滑移区摩擦特性参数的影响较为显著:对偶件硬度对表面损伤的影响最为突出,磨痕表面由清晰可辨的黏着与微滑两区逐渐转变为黏着、微滑以及严重塑性变形的环状过渡区,表面轮廓由凹凸峰曲线转变为中心明显凹坑、边缘较为粗糙的规则"U"型斑;对偶件硬度对损伤机制的影响较小,由黏着磨损逐渐过渡到氧化伴随黏着磨损;对偶件硬度对摩擦系数几乎不产生影响,曲线变化规律,稳定值基本相同.