控锻控冷工艺对GCr15轴承钢力学性能的影响

探究不同控锻控冷热处理工艺对GCr15钢力学性能的影响,测试了它的回火稳定性、冲击性能、滚动接触疲劳寿命。结果表明,采用控锻控冷工艺可提高试样的抗回火稳定性,冲击性能提高50%以上,接触疲劳寿命提高40%以上。     

梯度铜碳复合材料的载流摩擦磨损性能

基于放电等离子烧结(SPS)技术,采用粉末冶金的方法制备梯度铜碳复合材料和非梯度铜碳复合材料。并在专用销-盘高速摩擦磨损试验机HST-100上进行摩擦磨损试验,研究载流条件下,梯度铜碳复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:梯度铜碳复合材料(5 mass%C-10 mass%C)的摩擦系数平均值与同浓度(7.5 mass%C)非梯度铜碳复合材料相差不大,但其动态摩擦系数的波动性明显减小。其摩损率与碳含量7.5 mass%C非梯度铜碳复合材料相比明显降低,与碳含量为10 mass%的铜基复合材料相差不大,磨损率约为7 mg/m。梯度材料的载流效率和载流稳定性和10 mass%C铜基复合材料的相近,分别约为74%和73%。对于非梯度材料:随着石墨含量的增加,铜基复合材料的摩擦系数降低,摩擦系数波动幅度也减小,磨损率降低,载流效率和载流稳定性增加。采用放电等离子烧结(SPS)技术制备的铜基复合材料,磨损过程主要表现为机械磨损和电弧侵蚀。其中电弧侵蚀的行为主要是熔融、喷溅。非梯度复合材料的电弧侵蚀区域分布比较分散,在摩擦出口区域和材料的其他部位也都有存在,而梯度铜基复合材料的电弧烧蚀区域明显减小,仅出现在出口区域。     

钨/铜载流摩擦副的电弧烧蚀行为

在自制载流电弧试验机上进行了钨/铜载流摩擦副的载流电弧烧蚀试验,研究了其电弧烧蚀行为和电弧烧蚀机理。结果表明:随燃弧时间的延长,载流电弧电流下降,电压增加,电场强度则先增后降;载流电弧分为起弧、稳定燃烧和熄弧3个阶段,各阶段的时间间隔分别约占整个燃弧时间的7%,89%和4%,铜试样的严重烧蚀主要发生在起弧阶段和稳定燃烧的初期;随着试验电流的增大,金属蒸气态电弧存在时间延长,铜试样表面的电弧烧蚀坑宽度增加,深度先增后降,这与高熔点钨的沉积加剧有关。     

不同组织高铬白口铸铁低速重载滑动干摩擦磨损行为

对不同化学成分的高铬白口铸铁进行不同热处理,通过低速重载滑动干摩擦磨损试验研究了高铬白口铸铁的磨损率和摩擦因数与摩擦功率密度、正压应力、碳化物类型和基体组织的关系,并探讨了低速重载条件下高铬白口铸铁的滑动干摩擦磨损机理。结果表明:高铬白口铸铁的摩擦因数与碳化物相类型和正压应力有关,而与基体组织无关;磨损率与基体组织类型、碳化物相类型和摩擦功率密度均有关;在低速重载滑动干摩擦磨损过程中,铸铁的组织由摩擦面至内部依次为摩擦层、流变层、应变带、不变区等4个区域;摩擦层中原始基体组织遇到严重破坏,与破碎碳化物充分混合;流变层中固相塑性流变的黏滞阻力增大,导致裂缝、空洞形成,最终产生疲劳剥落;应变带中碳化物相因基体组织的塑性变形而发生弯曲或断裂。     

纯铜滚动载流摩擦副在不同载荷和电压作用下的失效研究

采用FTM-CF100载流摩擦试验机,以纯铜对滚配副为例研究了滚动载流摩擦副的失效行为和失效机制。随着测试时间的增加,摩擦因数首先保持平稳然后逐步上升,传导的电流在初期较快增加后保持稳定,在此过程中摩擦因数和电流的波动性增加。经过至少180 min运行后,保持电压不变时最终得到的摩擦因数和电流随载荷的增加而增加,且高载荷有利于获取较低的载流/摩擦波动性;保持载荷不变时高电压下摩擦因数更高而且波动性更大,均高于无电流情形。滚动载流摩擦副性能失效表现为摩擦因数的大幅上升以及电流波动性恶化,增加载荷和电压均加速失效过程。结合微观表征,推测在高压力和电阻热的作用下表面微凸峰易发生形变,造成载流摩擦表面粗糙度下降,因而真实接触面积增加从而电流上升;但此时铜材料易产生黏着,引起摩擦因数的升高;载流摩擦表面的局部氧化和氧化磨粒导致了载流/摩擦的波动性加剧。     

石墨烯类添加剂在润滑中的应用研究进展

综述近年来国内外对石墨烯类纳米材料作为添加剂在油润滑、水润滑、减摩复合材料、脂润滑等方面的研究成果,分析石墨烯类纳米添加剂对材料摩擦学性能的影响,总结其摩擦磨损机制,并指出石墨烯类作为高性能润滑添加剂未来的研究方向,包括石墨烯的可控改性处理、石墨烯类添加剂在润滑介质中最佳添加量及分散稳定性的影响因素、石墨烯类添加剂与润滑剂间的摩擦化学机制及与其他纳米添加剂的协同作用机制、石墨烯类添加剂在摩擦过程中形成保护膜的机制。     

基于Matlab计算滚动轴承滚滑接触内部应力分布

滚动轴承服役过程中,因滚滑现象和残余应力的存在,使赫兹接触应力不能反映材料真实的受力状态,应力分布与实验现象存在一定的偏差,因此滚滑接触下材料的内部应力计算显得尤为重要。研究一种快速、简单的材料滚滑接触内部应力的计算方法,以替代耗时长的有限元法。以现有公式为基础,通过Matlab编程计算滚滑接触下材料内部的应力场;对比不同摩擦因数下2D、3D滚滑接触内部应力场的差别。结果表明:摩擦因数越大,最大剪切应力越大,位置越接近表面,与滚动方向的夹角越小;切向摩擦力使接触点两侧最大正交切应力大小及位置发生变化;随着摩擦因数增大,一侧应力值上升,位置靠近表面,另一侧反之。提出的计算方法简单、方便,其结果为解析解,便于与残余应力或其他应力结合求出真实应力场。通过实例分析发现,真实应力场能够更好地解释实验现象,对于轴承材料组织演变的研究有重要意义。     

不同温度下PTFE纳米复合材料摩擦学性能的研究

用高温气氛摩擦磨损试验机研究了温度对聚四氟乙烯(PTFE)纳米复合材料摩擦学性能的影响,并用扫描电子显微镜对PTFE纳米复合材料的磨损表面进行了微观分析.结果表明,填充纳米氧化铝(nano-Al2O3)提高了PTFE纳米复合材料的耐磨损性能,纯PTFE和PTFE/nano-Al2O3复合材料的耐磨损性能均随着温度的升高而降低,摩擦系数也随着温度的升高而降低;纯PTFE的磨损机理为粘着磨损,而PTFE/nano-Al2O3复合材料的磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损共同作用.     

不同转速下纯铜滚动载流摩擦副的电弧行为及电损伤

采用FTM-CF100型滚动摩擦磨损试验机,以铜盘对滚摩擦副为例研究了转速对滚动载流摩擦性能规律和损伤机制的影响,重点关注了滚动摩擦电弧行为和摩擦副表面电损伤.随着转速的增加,平均滚动载流摩擦因数逐渐减小且总是高于机械摩擦因数,实时电流更容易出现剧烈波动.同时,高转速下电弧出现的初始时间更早,燃弧率和电弧能更高.高转速下不稳定的接触可能提供了放电间隙,容易诱发电弧.一旦形成电弧,表面损伤机制从低转速时的机械损伤主导转变为机械损伤和电弧烧蚀并存.电弧放电导致实时电流剧烈波动,电弧烧蚀导致摩擦表面氧化严重,接触电阻上升.     

电流对载流摩擦副材料损伤行为的影响

载流摩擦过程中材料的损伤行为是影响载流摩擦副寿命的关键。采用纯铜与QCr05配副,研究纯铜材料的载流磨损行为。结果表明,载流条件下磨损行为仍然包括无电条件下的主要磨损行为;电流的介入导致磨损行为发生变化,在载荷50 N、滑动速度10 m/s条件下,电流从0增加到50 A时表面温度增加5.6~7.2倍;且摩擦表面严重粗糙化,发生剧烈不均匀塑性变形,在载荷70 N、滑动速度20 m/s、电流60 A条件下,其变形层厚度约180 μm;电流还直接导致材料的损伤,主要包括熔融和喷溅。