CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触条件下界面黏着与表面损伤的影响

在轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触疲劳和表面磨损行为的影响研究,对比分析了车轮表面气体软氮化对轮轨表面损伤的作用机理。结果表明:表面氮化处理可使车轮表面依次形成约3μm～5μm厚均匀致密的白亮层和约20μm后的扩散层;车轮表面氮化处理后,干态下轮轨间黏着系数降低了11. 7%、水态下降低了18. 4%,但氮化处理仍可保持轮轨间较高的黏着系数,可以避免车轮打滑等现象的发生;渗氮处理不仅明显提高了车轮表面的耐磨性,而且也有效降低了钢轨试样的磨损,其磨损量分别减小了58. 05%和10. 77%。简言之,车轮渗氮处理有效降低了轮轨系统的综合磨耗,提高了车轮材料的滚动接触疲劳抗力。该方法有望应用于实际,从而有效提高轮轨系统的服役寿命、减缓重载条件下轮轨材料的损伤。     

丁腈橡胶在硬质颗粒环境下的摩擦磨损特性

采用销-盘接触方式考察丁腈橡胶/316L不锈钢配副的摩擦磨损性能,探讨有无Al2O3硬质颗粒及颗粒尺寸对其摩擦学行为的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)和表面轮廓仪分析配副材料的磨痕表面形貌。结果表明:硬质颗粒参与磨损能降低接触副表面的摩擦因数;大尺寸颗粒会加速橡胶的磨损并能嵌入橡胶基体形成微切削效应,而随着颗粒尺寸减小至数十微米时,颗粒的存在反而能减缓橡胶的磨损;但颗粒的介入均会加剧配副金属的磨损、硬质颗粒的犁削作用使钢球磨损表面存在大量的犁沟;此外,无颗粒及不同尺寸颗粒环境下丁腈橡胶/不锈钢摩擦副表现出不同的损伤机制。     

扭转复合微动模拟及其试验研究

基于低速往复回转电动机系统和高精度六维力/转矩传感器,通过改变旋转轴的倾斜角α,成功实现了扭转复合微动,该微动属扭动微动和转动微动模式的复合。并对GCr15钢球/50钢平面在倾斜角度为10°和40°及不同扭转角位移幅值下的扭转复合微动进行初步考察,同时结合光学显微镜、扫描电子显微镜、表面轮廓仪等手段分析50钢的扭转复合微动运行行为、磨痕形貌及损伤机理。结果表明,该试验装置能真实模拟扭转复合微动;倾斜角和角位移幅值对扭转复合微动的运行和损伤行为有重要影响;可利用摩擦力—角位移幅值曲线来表征扭转复合微动行为,50钢摩擦力—角位移幅值曲线呈直线型、椭圆型和平行四边形型3种类型;其损伤特征明显不同于单一运行模式控制(扭动微动或转动微动)下的微动行为。此外,不对称的磨斑形貌是扭转复合微动的一个典型特征。     

气体软氮化对Cr12钢微观组织及摩擦学性能影响

冷作模具成型压力大、应力状态复杂,在工业生产中常常伴随过度磨损、疲劳失效等问题出现,因此在Cr12模具钢表面进行了软氮化工艺处理基础上,对比分析了有无氮化处理对材料硬度、表面耐磨性的影响,探讨了氮化处理前后表面的摩擦磨损特性。结果表明：氮化处理后Cr12钢出现由白亮层（厚度约3μm）和扩散层（深度达20μm以上）组成的渗氮层,其中白亮层氮元素含量较高,而在扩散层氮元素沿深度方向呈递减分布;Cr12钢氮化前后表面平均维氏硬度由HV₅₀=504.8提高到HV₅₀=653.4,磨损量由42969.6 μm³减少到3068.1 μm³,表明气体软氮化处理对Cr12钢表面硬度与耐磨性能均有显著提高;氮化处理的磨损表面以磨粒磨损为主,而未氮化处理磨损表面的疲劳剥落特征显著,并伴有强烈的氧化磨损现象。     

反应堆压力容器法兰面沟槽尺寸参数对其金属O形环密封性能的影响

基于二维轴对称非线性弹塑性模型,对反应堆压力容器(RPV)用Inconel 718合金O形环进行了有限元分析,在试验验证的基础上探讨了筒体法兰面安装沟槽深度、沟槽间隙等关键参数对密封性能的影响。结果表明：镀银层对O形环的变形行为无实质影响,在进行有限元分析时可忽略镀银层;沟槽深度和沟槽间隙是影响O形环密封性能的关键参数,所涉及的RPV用金属O形环的最佳有效沟槽深度在(11±0.25) mm范围内、沟槽间隙取0.6 mm左右为宜。此外,O形环的安装和制造要求均极为苛刻,为保证O形环与沟槽间距的均匀性应严格控制好制造和安装等工序尺寸参数,从而提高密封性能。     

弹簧结构参数对赋能型金属C形环力学行为及密封性能的影响

为研究核电站上赋能型金属C形环的内置弹簧圈的结构参数对密封性能的影响,建立C形环三维弹塑性有限元分析模型,通过实验验证该理论模型的可靠性,并分析弹簧结构参数(包括簧圈节距、簧丝线径和弹簧中径等)对C形环力学行为和密封性能的影响。结果表明:对于百万千瓦级核反应堆压力容器用金属C形密封,其簧圈节距、簧丝线径和弹簧中径分别控制在1.9~2.0 mm、1.7~1.8 mm和8.3~10.7 mm范围内时可保证C形环具有较好的密封性能;气密性实验验证上述结果的正确性,同时C形环压缩变形后密封面较平整,表层无裂纹、局部脱落或起皮等不良现象,满足工程使用要求。     

防止电气误操作的技术措施

为了防止变电站开关误操作事故的发生,苏州供电局截止到1981年底共在35个35千伏变电站装设了防止误操作报警装置。装设后,这些变电站没有发生过带负荷拉隔离开关、不拆接地线合闸等误操作事故。凡因种种原因未装设上述装置的变电站,误操作事故仍不断发生。如该局某一个变电站因断路器容量不足,计划改造而推迟加装防误操作报警装置,在1981年内就连     

接触载荷对7075铝合金扭转复合微动摩擦学行为的影响

在新型扭转复合微动试验机上,以7075铝合金平面/GCr15钢球配副为研究对象,研究不同接触载荷对7075铝合金扭转复合微动磨损行为的影响。在动力学特性分析的基础上结合磨痕形貌微观观察,研究7075铝合金扭转复合微动的磨损机理。结果表明:接触载荷明显地改变微动运行区域,随着接触载荷的增加,微动推迟进入混合区和滑移区,且混合区逐渐扩大;在相同的微动运行区域内,Ft/Fn系数随循环次数增加的变化趋势受接触载荷的影响不大,但Ft/Fn系数随着法向接触载荷的增加依次降低;在其它参量不变的情况下,接触载荷越大,微动更趋向于受扭动微动分量控制,表面损伤伴随着明显的剥落。扭转复合微动的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。     

机械端面密封反向螺旋槽空化效应与泄漏控制机理

针对机械端面密封的反向螺旋槽结构,基于遵循质量守恒的JFO空化边界条件,采用SUPG有限元方法求解Reynolds方程,研究了反向螺旋槽的空化效应,基于此,提出了一种新型的正反向螺旋槽组合端面密封结构,分析了不同工况条件下的密封性能。结果表明:反向螺旋槽区域易发生液膜空化,周期性分布的空化区会显著影响端面流场,空化区的低压力可将内径侧流体抽吸到密封端面,实现上游泵送。新型正反向螺旋槽端面密封结构结合了反向螺旋槽产生的泄漏控制作用和正向螺旋槽产生的流体动压效应,同时具备良好的上游泵送能力和动压承载能力。     

面向低温环境的聚合物摩擦学性能及其改性研究进展

聚合物及其复合材料具有力学性能好、摩擦系数低、耐磨性能强等优点,常被应用于制造摩擦副关键基础件,如密封圈、齿轮、轴承保持架、转子叶片、活塞等.但迄今针对低温工况的聚合物摩擦学研究甚少,主要工作集中在常温和高温工况.面向低温环境的聚合物及其复合材料的摩擦学应用与相关制备、改性工艺的相关理论并不完备,极端服役环境下聚合物的摩擦学损伤失效机理还尚未完全清楚.此外,聚合物材料虽然具有众多优良的性能,但是其表面硬度低、温度影响大、易变形等缺点也同样明显,限制了其在低温摩擦学领域的应用,为此,研究者通过填充填料、表面处理等方法对聚合物进行了改性研究,取得了一定的成果.目前,由于航空航天等前沿技术的不断发展,聚合物在真空低温环境下的摩擦学性能受到了广泛关注,聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮等聚合物自润滑材料已被应用于空间飞行器领域来制作润滑和密封部件.研究者利用石墨、石墨烯、二硫化钼、芳纶纤维、玻璃纤维等对聚合物进行改性,制备了在低温环境下具有低摩擦系数、高耐磨性的聚醚醚酮/石墨、聚四氟乙烯/芳纶纤维、聚四氟乙烯/超高分子量聚乙烯等复合材料,促进了聚合物在低温摩擦学领域的应用.本文系统分析了低温环境下温度、环境介质、滑动速度、载荷、滑动方向等因素对聚合物摩擦学性能的影响,对面向低温环境的聚合物摩擦学改性进行了简要总结,以期促进聚合物低温环境下摩擦学应用及其相关研究的进一步发展.