GCr15轴承钢滑动摩擦性能试验北大核心

利用往复式摩擦磨损试验机对GCr15钢盘/GCr15钢球和GCr15钢盘/Si3N4陶瓷球进行了不同工况下的滑动摩擦试验,并对其摩擦因数、磨损量和磨痕形貌进行了分析。结果表明:2种摩擦副的摩擦因数均随载荷的增大而减小,磨损率均随时间的增加而降低;干摩擦状态下,前者磨损量较小,而钢盘/陶瓷球摩擦副呈现出摩擦因数小,磨损量较大的特点;脂润滑状态下,接触应力较小时2种摩擦副的摩擦因数相差不大,接触应力较大时钢盘/陶瓷球摩擦副磨损较严重,其钢盘表面出现较明显的疲劳剥落现象。     

TiNi60合金与钢球和陶瓷球配副的摩擦学性能对比分析

分别采用GCr15钢球和Si_3N_4陶瓷球与TiNi60合金盘为摩擦配副,使用CETRUMT-2摩擦磨损试验机、MM-3型金相显微镜和TR200粗糙度仪综合考察了TiNi60合金在不同载荷和频率下的摩擦因数、表面形貌、磨痕轮廊和磨损量。实验结果表明:Si_3N_4陶瓷球与TiNi60合金配副时摩擦因数小于GCr15钢球与TiNi60合金配副;Si_3N_4陶瓷球与TiNi60合金对磨过程中的犁沟作用小于GCr15钢球与TiNi60合金配副,磨痕较平滑;Si_3N_4陶瓷球与TiNi60合金对磨后磨痕深度较浅,磨痕长度较长,并且随着载荷的增加,磨痕深度和长度的增加程度均小于GCr15钢球。表明Si_3N_4陶瓷球与TiNi60合金配副的摩擦学性能优异,该摩擦配副更适合作为低速轻载轴承用于摩擦学领域。     

直流磁场条件下GCr15/W18Cr4V摩擦磨损特性研究

大气条件下,在改进的MPV-1500型摩擦试验机上研究不同磁场强度下的GCr15/W18Cr4V配副干滑动摩擦磨损性能,采用扫描电镜(SEM)观察试样磨损后的表面形貌和组织,采用能量分散谱仪(EDS)测定磨损后的表面成分。结果表明:与无磁场条件下相比,有磁场时GCr15钢销的摩擦因数较小,磨损量较低;随磁场强度的增加,摩擦因数有减少的趋势,而磨损量则先急剧降低,至较低值后呈现缓慢下降的趋势;直流磁场吸附磨屑形成三体磨损,是直流磁场减摩耐磨的主要原因。EDS分析表明:在磁场条件下磨损后GCr15钢的磨损表面会生成更多的氧,氧化磨损比例增加。     

永磁场条件下45钢与GCr15钢摩擦磨损性能试验研究

基于HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机,研究在永磁体磁场条件下滑动速度、载荷等参数对45#钢/GCr15钢摩擦副摩擦学性能的影响,通过磨痕形貌分析其磨损机制,并与无磁场条件下的试验结果进行对比。试验结果表明:磁场的引入可以在一定程度上减小摩擦因数和降低磨损率,证明磁场能够改善45#钢/GCr15钢摩擦副的摩擦学性能;增大滑动速度将降低摩擦因数和磨损率,增大载荷将降低摩擦因数,增加磨损率。无磁场时,摩擦副的摩擦磨损为典型的磨粒磨损,磨损系统的磨损率和摩擦因数较大;有磁场时,磨损形式主要为黏着磨损,摩擦因数和磨损率较小。     

脂润滑条件下闸门底枢摩擦副磨损失效评价

采用摩擦磨损试验机,获得了QAL9-4/40Cr和ZCuAl8Mn13Fe3/40Cr两种闸门底枢摩擦副在不同接触应力的脂润滑条件下的摩擦学特性,并运用灰色系统理论GM（1,1）模型对其达到许用磨损量的磨损失效进行了评价。低速重载条件下,两种摩擦副的实际接触应力在许用应力之下时,其磨损形式均以犁切为主,且磨损量随接触应力的增大而增大,摩擦因数随着接触应力的增大而减小;反之,其磨损形式均以黏着为主,且磨损速度、摩擦因数均会急剧增加。受同一接触应力作用时,QAL9-4/40Cr具有更好的耐磨性。理论模型对磨损失效的预测结果与实测值吻合度达到95%。     

热处理方式对GCr15钢与Si_3N_4副干摩擦磨损性能的影响

对GCr15钢进行网带炉热处理和盐浴炉热处理,在自制的快速磨损试验装置上,以Si_3N_4陶瓷球为对偶件,研究不同热处理方式对GCr15钢干摩擦磨损性能的影响;利用白光共焦三维形貌轮廓仪和扫描电子显微镜观察磨损表面形貌,结合SPIP三维图形分析软件计算GCr15钢体积磨损量。研究表明:与盐浴炉热处理相比,GCr15钢网带炉热处理后与Si_3N_4陶瓷球在多组试验条件下的平均干摩擦体积磨损量更小,磨损性能更优;两种热处理方式的磨损失效原因均为疲劳磨损,但网带炉热处理后GCr15钢的磨损性能提高,试验后磨损表面相对较光滑、疲劳裂纹较少,表面的局部塑性变形减小。     

不同环境介质下氧化铝陶瓷与耐蚀金属摩擦磨损行为

为优选海水淡化高压泵关键零部件耐磨性能材料,以Al_2O_3陶瓷与TC4钛合金、316不锈钢、2205双相不锈钢组成的配对摩擦副作为研究对象,利用立式万能摩擦磨损试验机开展干摩擦、纯水及海水3种环境介质下配对材料的摩擦磨损试验,定量得到各摩擦副摩擦因数、磨损量,并对摩擦试样的表面形貌进行分析;采用正交试验法分析载荷、转速、环境介质对摩擦因数和磨损量的影响规律。结果表明:在相同的条件下,TC4钛合金与陶瓷配副摩擦因数较小,2205双相不锈钢与陶瓷配副磨损量较小;环境介质对摩擦因数影响较大,载荷对磨损量的影响较大;海水环境下2205双相不锈钢和316不锈钢磨痕较浅,磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损的交互作用。     

Si3N4／GCr15摩擦副在过氧化氢介质中的摩擦磨损性能研究

在SST-ST销-盘式摩擦磨损试验机上考察了Si3N4陶瓷盘/GCr15钢球摩擦副在不同体积分数过氧化氢H2O2介质中的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对Si3N4陶瓷盘磨损表面进行了分析.结果表明:在去离子水条件下,Si3N4陶瓷盘摩擦表面形成的金属粘着转移层使Si3N4陶瓷盘与GCr15钢球之间的摩擦转变为金属与金属之间的摩擦,摩擦因数逐渐增大;在体积分数30%,60%和90%过氧化氢介质中,Si3N4陶瓷盘的主要磨损机制是微裂纹导致的剥落.     

摩擦配副材料对TC4钛合金微动磨损行为的影响

为合理选用接触副材料以减缓钛合金的微动失效,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机,研究不同载荷条件下,摩擦配副材料GCr15和Si_3N_4对TC4钛合金微动磨损行为的影响。结果表明:较低载荷下选择高硬度的Si_3N_4陶瓷作为摩擦配副更理想,而高载荷下选择GCr15钢作为摩擦配副更理想;TC4钛合金与GCr15钢对磨的磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损,磨损率随载荷增大而减小;Si_3N_4/TC4组成的摩擦副对摩过程中,磨屑的形成过程伴随有硅的水化物产生,使形成的磨屑黏性增加,载荷较小时磨屑易粘结形成致密的第三体层覆盖在TC4钛合金表面,起润滑、承载和隔离摩擦副的作用,降低材料的磨损率;载荷较大时,第三体层在磨粒磨损和黏着磨损作用下从TC4钛合金表面脱落,摩擦副直接接触,磨损率升高。     

硬度对钢蜗轮副用材料微动磨损特性的影响

通过调整40CrNiMoA钢的热处理工艺参数获得了4种不同硬度的试样,在无润滑、室温条件下,在SRV Ⅳ微动磨损试验机上研究了硬度对40CrNiMoA钢-18Cr2Ni4WA钢摩擦副微动磨损量和摩擦因数的影响.结果表明:试验条件下,随着40CrNiMoA钢硬度的增加,其微动磨损体积减小,而较硬的18Cr2Ni4WA钢的微动磨损量变化趋势则与试样的位置等有关,但总存在一个硬度配对使得两摩擦副微动磨损体积相等;摩擦因数在40CrNiMoA钢为上试样时,随时间变化较平稳,波动较小;当40CrNiMoA钢为上试样时,其微动磨损机制主要为黏着磨损,而18Cr2Ni4WA钢的磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主.     

浸渍石墨材料在不同法向载荷下的磨损性能研究

研究不同摩擦体系下法向载荷对浸渍石墨的摩擦磨损特性的影响,采用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分别表征摩擦表面磨痕形貌、磨痕轮廓,对浸渍石墨与对偶球（GCr15钢球和Si3N4陶瓷球）的摩擦磨损情况与机制进行评估分析。结果表明：磨损痕迹随着施加载荷的增加而加深加宽,磨损率与法向载荷呈负相关,而摩擦因数、磨损体积则与法向载荷呈正相关;小载荷作用下石墨的磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损,大载荷下则主要表现为黏着磨损、氧化磨损以及疲劳磨损;GCr15/石墨摩擦副相比于Si3N4/石墨摩擦副磨损率较低,在摩擦过程中形成完整、连续性更好的“第三体”转移膜减轻了磨损,对石墨基体起到保护作用。     

陶瓷涂层/钢的摩擦磨损性能研究

在室温,载荷40,180,320N和速度100,200,300r／min下,对二氧化钛涂层试件与GCr15钢进行了油润滑情况下的球盘式摩擦磨损试验。结果表明：在油润滑的条件下,涂层的摩擦性能几乎都有很大的改善,摩擦因数呈下降的趋势,这与载荷所致的接触应力有关;在载荷一定的情况下,摩擦因数随着速度的增大而减小;在300r／min的高速情况下,随着载荷的增大,圆盘的磨损量呈下降的趋势。针对摩擦磨损试验中圆盘磨损量出现的负增长,提出了一种滑动摩擦磨损机制,此模型可以很好地解释试验中所出现的现象。     

陶瓷涂层摩擦环摩擦磨损特性试验研究

在摩擦磨损试验台上进行了40Cr摩擦环和TiO_2陶瓷喷涂摩擦环分别与45钢摩擦块和锌基合金摩擦块的环-块试样摩擦磨损试验。试验所用润滑油分别为32号抗磨液压油、32号导轨油以及阻尼油与油性剂T451和极压抗磨剂T306复配的润滑油。结果表明:TiO_2陶瓷涂层摩擦环匹配下的摩擦因数和磨损量均小于40Cr摩擦环匹配下的摩擦因数和磨损量;锌基合金摩擦环的摩擦因数远小于45钢的摩擦因数,锌基合金摩擦环的磨损量大于45钢的磨损量;32号抗磨液压油润滑时的摩擦因数略小于32号导轨油的摩擦因数,但是磨损量较大。阻尼油与油性剂T451和极压抗磨剂T306复配表现出良好的减摩抗磨作用。     

精密下料中圆形锤头棒料摩擦副的摩擦学性能分析

针对精密下料中存在的圆形锤头棒料摩擦副磨损严重问题，借助WTM-2E型可控气氛摩擦磨损试验仪，研究了不同转速和不同质量分数纳米MoS2添加剂下的GCr15钢块45钢柱摩擦副的摩擦磨损性能。结果表明：随着上摩擦副(45钢柱)的转速增加，磨损行程变长，摩擦因数和磨损量呈减小趋势，磨损表面形态由黏着磨损转变为磨粒磨损。采用声发射技术对摩擦副表面磨损状态进行实时监测，定量确定出质量分数为0.5%的纳米MoS2添加剂的减摩抗磨效果最佳。     

不同润滑介质下GCr15/45#钢摩擦磨损特性的研究

利用DELTALAB-NENEDS20型高精度液压式微动试验机在干摩擦、水润滑和油润滑等条件下，对GCr15／45#钢进行了微动磨损实验，研究了润滑条件对GCr15／45#钢对摩时的摩擦学性能的影响，并利用激光共焦显微镜对45#钢的磨损表面进行了观察和分析。结果表明润滑介质可以降低摩擦副摩擦因数和45#钢的磨损量；材料的磨损机制也随着润滑条件的不同发生了相应的变化。     

镍基Si3N4复合镀层的摩擦磨损特性

通过复合电镀法制备了N i-Si3N4和N i-P-Si3N4两种复合镀层,分别与热处理45#钢组成摩擦副,进行环-环摩擦磨损试验,测试了摩擦因数和磨损量,并观察了磨损表面形貌,探讨了摩擦副的摩擦磨损机理。结果表明,N i-P-Si3N4/45#钢摩擦副的摩擦因数较小,磨损量低,具有良好的减摩耐磨性能。镀层基体的性能明显影响复合镀层的摩擦磨损性能。磨料磨损是N i-Si3N4/45#钢摩擦副的主要磨损形式,导致45#钢的磨损量增大;N i-P-Si3N4镀层对Si3N4颗粒具有良好的把持力,避免了磨料磨损的产生,摩擦副处于稳定的边界润滑摩擦状态。     

变载荷下SiC多孔陶瓷的摩擦磨损性能研究

在改进后的MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机上研究变载荷下SiC多孔陶瓷的摩擦磨损性能,通过变载荷和静载荷试验对比分析变载荷对摩擦因数的影响及变载荷下多孔陶瓷的磨损机制。结果表明,变载荷下随着载荷增大SiC多孔陶瓷摩擦因数减小,SiC多孔陶瓷的磨损机制为脆性断裂和磨粒磨损。建立多孔陶瓷和45#钢的环-块摩擦副几何模型,运用有限元分析软件ANASYS Workbench仿真分析变载荷对接触应力的影响。结果表明,SiC多孔陶瓷的接触应力分布不均匀,并且接触应力呈现环-块接触的垂直轴线区域大、两侧小的状态,其中最大接触应力出现在与块接触区域,环和块的最大接触应力位置错开一定的距离。     

高水基液压阀陶瓷摩擦副摩擦学性能研究

为选择适合的高水基乳化液液压阀摩擦副材料,探讨ZrO2与不同结构陶瓷组成的摩擦副在高水基乳化液润滑状态下的摩擦磨损特性。采用摩擦磨损试验机,在不同载荷和滑动速度下,研究在高水基乳化液介质中4种不同陶瓷材料（ZrO2、Al2O3、Si3N4和SiC）分别与ZrO2配副的摩擦学性能,并探讨不同组合陶瓷摩擦副的磨损机制。结果表明：在高水基乳化液中,各陶瓷的摩擦因数均随着滑动速度的增大而降低,其中Al2O3陶瓷的摩擦因数最小;ZrO2、Al2O3和Si3N4陶瓷的摩擦因数受载荷的影响较小,SiC陶瓷的摩擦因数则随着载荷的增大而骤增;各陶瓷的磨损体积都随着速度和载荷的增大而增大,其中Al2O3/ZrO2陶瓷摩擦副的磨损体积最小,其磨损机制以磨粒磨损和微疲劳磨损为主。研究表明,在不同工况下,Al2O3与ZrO2陶瓷配副的摩擦因数和磨损体积均为最低值,更适合作为高水基乳化液液压阀的摩擦副材料。     

ESPCP系统推力球在原油态下摩擦磨损性能研究

利用SRV摩擦磨损试验机模拟了潜油螺杆泵采油系统（ESPCP系统）推力球在原油为润滑介质时的摩擦磨损性能，通过不同热处理的GCr15钢球与GCr15钢盘的摩擦磨损性能研究，考察了等离子渗氮GCr15钢代替淬火GCr15钢的可行性；利用X射线散射（XRD）对等离子渗氮GCr15钢表面进行成分分析，考察了以原油为润滑介质时，钢盘的摩擦磨损性能。结果表明，GCr15钢等离子渗氮后在提高表面硬度的同时，其抗磨性能大幅度提高。通过扫描电子显微镜（SEM）和X光电子能谱仪（XPS）对磨斑表面形貌和表面成分进行了分析，表明等离子渗氮层具有更好的抗磨、减摩性能和更高的承载能力。     

油润滑下频率对GCr15／45^#钢摩擦副摩擦磨损特性的影响

利用DELTALAB-NENE DS20型高精度液压式微动试验机在齿轮油润滑条件下,对GCr15/45#钢摩擦副进行了微动磨损实验,研究了频率对GCr15/45#钢摩擦副对摩时的摩擦学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)对45#钢的表面磨痕进行了观察和分析.结果表明,随着频率的增大,摩擦因数总体呈减小的趋势;随频率的增加,磨斑面积呈现减小趋势;其磨损机制为疲劳磨损,磨斑伴随有剥落痕迹.