交流磁场下GCr15干滑动摩擦磨损性能研究

研究了磁场强度对GCr15/45钢配副摩擦磨损性能的影响.实验表明,与无磁场条件下相比.GCr15钢销磨损量明显减少;摩擦磨损过程中配副摩擦表面能吸附更多的磨屑,表面生成更多的氧,从而改变材料摩擦磨损机制,改善GCr15钢的摩擦学性能.     

高速球铣路径对淬硬钢SKD11表面摩擦特性的影响

通过高速铣削试验与环-块摩擦磨损试验,借助白光干涉仪、超景深三维显微镜、显微硬度计等分析检测设备,研究了走刀路径对淬硬模具钢SKD11表面摩擦特性的影响。结果表明:球铣加工表面摩擦特性具有方向性,当走刀方向与摩擦方向垂直时,摩擦因数最小,磨痕宽度最窄,当二者夹角成45°时,摩擦因数最大,磨痕宽度最宽。球铣走刀路径影响加工表面形貌取向,表面形貌通过改变接触应力和磨屑捕捉能力来影响犁耕效应和黏着效应,进而影响摩擦特性。干摩擦工况下,主要磨损机理是磨粒磨损与氧化磨损,试验15 min后表面微沟槽形貌均已消失;而润滑工况下,表面微沟槽依然清晰,走刀路径与摩擦方向夹角成0°与45°试样表面出现磨粒磨损特征,而夹角成90°试样表面无明显划痕,表明采用该路径进行球铣加工具有较好的减磨效果。     

GCr15钢表面感应淬火微观组织及室温干滑动磨损行为

研究了滚珠丝杠用GCr15钢表面感应淬火后的组织和磨损机理。采用SEM、显微硬度计和XRD分别观察和检测了表面感应淬火试样的微观组织、断口形态、从表层到芯部的显微硬度分布以及淬火相变硬化区的物相,分别在低、中、高磨损载荷下,对试样进行往复式线性干摩擦磨损测试,分析研究了摩擦系数、磨损表面和磨屑形貌。结果表明:相变硬化区主要由隐晶马氏体、残留奥氏体及弥散分布的粒状碳化物组成;表层到芯部的断口形态呈明显变化;随着载荷增加,摩擦系数降低;低载荷下磨损表面呈现轻微划痕和少量脱离的碳化物颗粒,发生轻微磨粒磨损;中载荷下主要发生磨粒磨损和轻微剥层磨损;高载荷下磨损表面有严重犁沟,磨屑呈大片状,主要发生剧烈磨粒磨损和剥层磨损。     

含MoS2镍基合金高温磨损机理

用粉末冶金方法制备了镍基复合材料,在销盘式高温磨损试验机上研究了其从室温到600℃的磨损行为,采用XRD和光学显微镜等对试样磨损表面和磨屑的形貌、成分和结构进行了分析,探讨了镍基复合材料的高温磨损机理.结果表明:在室温下由于摩擦过程中材料产生晶粒细化,材料具有一定的抗磨减摩性能;200℃时,摩损表面氧化变软,没有成膜润滑能力,摩擦学性能与室温相比,没有太大的变化,材料表现为轻微的粘着磨损和塑性变形;600℃高温摩擦时,承载表面及磨屑中的氧化物、钨酸盐及残余硫化物的高温软化或熔化的协同作用,在表面形成润滑膜,改善了材料的润滑性能,摩擦因数明显降低,材料的磨粒磨损和不断氧化导致磨损增加.     

对磨材料经渗碳处理对衬套材料磨损性能的影响

目的 为提高衬套材料的摩擦磨损性能和极压载荷提供理论依据,探究其适用工况。方法 通过对对磨材料进行渗碳处理,采用SRV–IV微动摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,研究在模拟实际工况下对磨件进行渗碳处理后对常用的2种衬套材料摩擦磨损性能的影响,采用三维面扫仪、扫描电镜、成分分析仪等探究其磨损机理。结果 将对磨材料进行渗碳处理后,QSn7–0.2合金进入稳定磨损阶段的时间提前了25%,平均摩擦因数增大了2.23%,平均磨损质量上升了26.53%,极压载荷减小了50.86%;CuNi6Sn6合金进入稳定磨损阶段的时间提前了约50%,平均摩擦因数减小了10.22%,平均磨损质量下降了9.09%;极压载荷减小了58.63%。对磨材料未经渗碳处理,QSn7–0.2合金的磨损机理主要为磨粒磨损,伴随轻微的黏着磨损;CuNi6Sn6合金的磨损机理主要为点蚀磨损,伴随少量的磨粒磨损。对磨材料经渗碳处理后,QSn7–0.2合金的磨损机理为剥层磨损,伴随轻微的黏着磨损和磨粒磨损;CuNi6Sn6合金的磨损机理主要为胶合磨损,伴随黏着磨损及少量磨粒磨损。结论 对磨材料经渗碳处理后,对于QSn7–0.2合金而言,平均摩擦因数和磨损质量增大;CuNi6Sn6合金的平均摩擦因数和磨损质量都相应减小,但挤压载荷减小的幅度更大。因此,CuNi6Sn6合金适用于对磨材料经渗碳处理且极限载荷较低的工况;QSn7–0.2合金适用于对磨工件未经渗碳处理的、极限压力较大的工况条件。     

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。     

磁流体极性对钛合金表面织构的摩擦学性能研究

目的 研究磁流体的极性对钛合金光滑表面和织构表面摩擦学性能的影响。方法 以水基磁流体、煤油基磁流体、去离子水和煤油为润滑剂,在UMT?3摩擦磨损试验机上分别进行钛合金光滑表面和织构表面的摩擦磨损实验,得到极性不同的磁性颗粒对不同表面的摩擦因数、磨损量和磨损形貌的影响规律。结果 在光滑钛合金表面,极性磁性颗粒使得摩擦因数下降了8.42%,磨痕宽度下降了8.47%,磨损方式由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为轻微的磨粒磨损。非极性磁性颗粒使得摩擦因数上升了33.94%,磨痕宽度上升了42.20%,磨损方式由轻微的黏着磨损转变为严重的磨粒磨损。在织构表面,极性磁性颗粒的减摩作用进一步增强,而非极性磁性颗粒并没有明显的减摩作用。结论 采用不同极性磁流体润滑时,极性磁性颗粒更容易吸附在钛合金表面,从而增加油膜的厚度和刚度,减小其摩擦因数。     

压铸成型AZ91D镁合金摩擦磨损行为研究

以压铸成型AZ91D镁合金为对象,研究了试样硬度与试验载荷对合金摩擦磨损行为的影响,借助电子扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对磨痕面、磨屑的分析,初步探讨了磨损机理。结果表明:压铸成型AZ91D镁合金的充型过程对其摩擦磨损行为的影响明显,型腔端部硬度较高、摩擦系数相对稳定、磨损率较低,中部因存在铸造杂质、初生α相或少量β相等缩松、缩孔缺陷,其摩擦磨损特性相对较差。较低载荷下,因摩擦面与大气充分接触且存在大量的脱落磨粒,其磨损形式为氧化磨损和磨粒磨损的混合机制。随着载荷的增大,摩擦面可观察到唇边及塑性变形迹象,磨屑由小变大并连接成长条,即将脱落的磨屑与磨痕面局部连接处存在微裂纹,磨损机制由磨粒磨损向粘着磨损、熔融磨损逐渐转变。     

TC4钛合金的微动疲劳行为研究

研究了TC4钛合金在柱面-平面接触条件下的微动疲劳行为.通过观察微动区的磨损特征和截面形貌,分析了微动疲劳损伤机制,探讨了磨屑的形成与演变过程及其对微动疲劳行为的影响,考察了摩擦系数随时间的变化.结果表明,TC4钛合金微动区的损伤机制以粘着磨损、磨粒磨损和接触疲劳为主,并伴有氧化磨损.磨屑是基体材料脱落、破碎、氧化形成的,磨屑中的硬质氧化物颗粒促进了合金表面的磨粒磨损,加速了疲劳失效.     

表面织构下钛合金不同周次的微动磨损行为

在航空发动机中,钛合金零部件的微动磨损不可避免。表面织构能在一定程度上减缓微动磨损,然而目前对表面织构下钛合金不同周次微动磨损行为的认识尚有不足。在TC4钛合金表面通过激光加工制备不同方向的沟槽状表面织构,随后进行不同周次的微动磨损试验。试验结果表明,在磨损的初期,有垂直方向表面织构的样品微动循环图更“瘦长”;随着磨损的进行,磨屑的分布状态发生了改变,其微动循环图变的和平行织构的样品以及无织构的样品相同。整个磨损过程随微动周次增加,分为黏着阶段和稳定阶段,垂直织构的样品上,黏着阶段又可被细分为黏着区域分散的阶段和黏着区域成片的阶段。随周次增加,磨屑的演变是由大块的磨屑层经不断被碾碎、氧化,转换成小块的磨屑,并且最终转换成细小的颗粒磨屑,被排出到磨损区域之外。研究结果对认识微动磨损行为中不同周次下表面织构的作用及磨屑的演化具有一定理论意义。     

在磁场条件下黄铜的磁流变液滑动磨损行为(英文)

采用盘销式摩擦磨损装置进行铜摩擦试验,研究在有、无磁场条件下磁流变液对界面表面的影响。在载荷为20~100N,转速为127~425r/min下旋转2h,进行一系列试验。摩擦因数和磨损率由磨损装置控制,采用扫描电子显微镜(SEM)观察磨损表面的微观组织。此外,采用X射线光谱(EDS)分析磨损表面的化学成分。结果显示,在有、无磁场条件下出现了不同的摩擦磨损系数和性能。同时,研究了载荷和转速对摩擦行为的影响。研究了在有磁场条件下的磨损表面形貌,发现在磨损表面明显存在磁流变颗粒,且脊塑流引起了侧向挤出,这表明磨料磨损是磁流变液的主要磨损机制。     

一种船用低温钢板在干态室温下的往复摩擦特性研究

目的研究新型船用低温钢板的摩擦磨损性能。方法采用UMT-2型多功能摩擦磨损实验机,测试了船用低温钢板在室温干态环境、不同载荷(10、20、30 N)、不同频率(2、5 Hz)下的往复摩擦试验行为。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析了船用低温钢板的磨痕表面形貌,用光学轮廓仪分析了磨损表面轮廓,用EDS对试样磨损表面进行了成分分析。结果随着试验法向载荷从10 N增加到30 N时,船用低温钢板的摩擦系数从0.51逐渐增加到0.63,磨损率先增加后降低,再逐渐增加。在相同载荷下,摩擦系数随着往复频率的提高而降低。载荷为30 N时,往复频率为5 Hz,摩擦2 h后,磨损断面轮廓宽度和深度分别为750μm和3871 nm。接触面从磨粒磨损转向疲劳磨损,接触面出现氧化层、表面硬化层和转移层。结论载荷较低时,船用低温钢磨损主要为氧化磨损和疲劳磨损;载荷增大时,接触面磨损出现疲劳磨损。同等载荷下,摩擦系数会随着移动速度的提高有所下降,接触面在摩擦热作用下形成的金属膜有助于降低表面粗糙度,减小摩擦系数。     

Wear mechanism of heavy load friction contact pairs in tracked vehicle by combined ferrography and surface analysis

Ferrography is deemed as one of the most effective methods for wear particle analysis and failure diagnosis. By analyzing the configuration, content and composition of wear particles in the lubricanting grease and the surface state of the worn surface with combined ferrography and surface analysis techniques, the wear mechanism of the ball groove of the master clutch's release device of a heavy load tracked vehicle was determined. Results show that the controlling wear mechanism is combined of abrasion, adhesion, contact fatigue and corrosion wear, which demonstrates the effectiveness of using combined ferrography and worn surface analysis for the study of wear mechanism of contact surface with friction.     

金属材料直流磁场干摩擦的研究进展

磁场干摩擦主要是研究磁场强度参量对材料干摩擦磨损性能的影响机理和规律。系统综述了金属材料直流磁场干摩擦的研究过程、研究方法和相应研究成果。阐述了不同磁属性(抗磁性、顺磁性和铁磁性)材料的磁场干摩擦特性及其机理,得出材料磁导率与其磁场干摩擦学特性有一定对应关系,材料磁导率越大,磨损率和摩擦系数的减小趋势越明显,并指出了试验研究中遇到的问题,如应关注摩擦副材料选配、磁场施加装置、摩擦接触方式及装卡装置等。为了避开材料化学成分不同造成的干扰,设计了三种制备方案,发现通过热处理工艺改变微观组织相含量或添加铁、钴、镍等铁磁性元素进行化学成分设计等常规的材料制备方法,难以达到目的。最终利用奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti较大的冷加工硬化特性,采用常温下锻造工艺制备了不同磁导率的几种相同成分材料,使磁导率成为关键变量。研究了磁场强度、材料磁导率与其磁场干摩擦特性的交互影响情况和规律,并展望了未来需要开展的研究方向。     

高分子复合润滑涂层对低碳钢表面摩擦学性能的影响

为替代磷化-皂化处理工艺,通过浸涂高分子复合润滑液的方法在低碳钢试样表面制备涂层。利用HT-500型球盘摩擦试验机考察了低碳钢在高分子复合润滑涂层、磷皂化膜、无润滑介质这3种不同润滑条件下摩擦学性能,同时分析了干摩擦接触表面上摩擦切应力,并应用VHX-600K型超景深显微镜对磨损表面形貌观察,探讨磨损机制。结果表明：高分子复合润滑涂层与磷皂化膜具有相接近的润滑减摩特性,摩擦因数与干摩擦相比分别减小67.33%和68.79%,对摩初期5 min内前者略低2.1%,且减摩性能都较稳定。此外,磨损机制与不同润滑条件下的摩擦行为有关。干摩擦过程中,磨粒磨损、氧化磨损起主导作用;表面有磷皂化膜的摩擦磨损机制主要为轻微磨粒磨损与少量氧化磨损;高分子复合润滑涂层作用下,表面磨损程度最小,主要表现为轻微磨粒磨损。     

Research on Tribological Characteristics and Worn Surface Self-Repairing Performance of Nano Attapulgite Powders Used in Lubricant Oil as Addictive

As a kind of natural nanometer materials,the attapulgite has been widely used in industry,agriculture,environment,food substance,medicament and many other fields.Few researches about attapulgite used in lubricant oil as additive were made,and those were only at a preliminary stage of exploration.The tribological characteristics of attapulgite powders with the different contents added to CD 15W/40 lubricant oil were researched through"plane-on-plane"configuration friction and wear tester,and the self-repairing performance of 45#steel worn surface was examined via ring-on-block configuration test.XRD,SEM,EDS,TEM were employed to analyze the surface morphologies and elementary composition of the samples’worn surface.Furthermore,wear self-repairing mechanism of attapulgite additive to lubricant oil was explored.The results showed that:the optimal content of attapulgite powders in oil CD 15W/40 was 0.5 wt%,and the stable friction coefficient can be reduced to 0.02,then the friction reduction performance can be enhanced by 82.5%;Smooth worn surface were formed of the chemical reaction film containing elements O,Si,Fe;Friction reduction and self-repairing mechanism had a relation with the crystal structure of attapulgite.     

硬质薄膜与自润滑织物衬垫对磨的摩擦磨损性能研究

目的 提高钛合金与自润滑织物衬垫对磨的耐磨性.方法 采用多弧离子镀在TC4钛合金表面制备TiN和CrAlN硬质薄膜,利用扫描电镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪、销-盘摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪测试分析薄膜的形貌、结构、硬度、弹性模量、摩擦磨损性能和磨痕形貌.结果 在相同的测试条件下,TC4钛合金与自润滑织物衬垫对磨时,能更快地进入稳定摩擦阶段,且平均摩擦系数最低,仅为0.12;TiN薄膜进入稳定摩擦阶段所用时间和摩擦系数较TC4钛合金稍有增加;而CrAlN薄膜进入稳定摩擦阶段的用时最长且平均摩擦系数最大.测量摩擦磨损后自润滑织物衬垫磨痕的二维轮廓发现,当与CrAlN薄膜对磨时,自润滑织物衬垫的磨痕深度最大,但磨损率最低,这主要是软质织物衬垫的不均匀磨损引起的.进一步分析发现,所有的试验销表面均形成了转移膜,但CrAlN薄膜表面形成的转移膜最薄,从而导致其摩擦系数最大,磨损率最低.深入分析自润滑织物衬垫磨痕形貌发现,与TC4钛合金对磨的自润滑织物衬垫的磨痕表现为磨粒磨损和纤维束的破损;与TiN薄膜对磨的自润滑织物衬垫的磨痕表现为区域损失和表面不规则的凹痕;与CrAlN薄膜对磨的自润滑织物衬垫的磨痕中纤维束破损严重.结论 与自润滑织物衬垫对磨后,钛合金以及硬质薄膜表面均形成转移膜,CrAlN薄膜表面转移膜最薄,与之对磨的自润滑织物衬垫的磨损率最低.     

激光熔覆各向异性对Fe60合金磨损腐蚀性能的影响

目的 提高激光熔覆各向异性材料的抗磨损腐蚀性能。方法 以激光熔覆Fe60合金粉末为研究对象,选取与熔覆方向平行、倾斜45°以及垂直的3个工作表面进行磨损腐蚀测试,重点分析材料构筑方向对磨损腐蚀性能的影响机制。结果 通过对不同工作面摩擦系数、开路电位以及磨损体积的监测,发现与熔覆方向成45°的试样表面具有更好的摩擦稳定性、耐腐蚀性以及磨损抗性。原因在于,工作表面晶粒取向与晶界密度差异引起了试样表面变形抗力的不同。另外,与铸造试样进行对比得出,激光熔覆试样的磨损腐蚀抗性更加优越,主要与凝固过程中高冷却速率引起的组织细化有关。结论 对于激光熔覆各向异性材料,工作表面具有细化的微观组织结构、较高的晶界密度以及良好的变形抗力,有助于提高其磨损腐蚀抗性。     

马氏体不锈钢不同剩余磁场条件下短时干摩擦的摩擦损伤行为研究

本文研究了马氏体不锈钢磨削加工产生的剩余磁场对其短时干摩擦过程中摩擦系数的影响.结果表明:剩余磁场对摩擦行为的影响与外加载荷有关,当外加载荷较低时,摩擦系数随剩余磁场强度的升高无明显变化;随外加载荷的升高,剩余磁场强度对摩擦系数的影响作用增大;当外加载荷较高时,摩擦系数随剩余磁场强度的升高而增大;在短时摩擦过程中,随着剩余磁场强度的升高,摩擦界面吸附磨损颗粒的能力增强,加速了摩擦界面的磨粒磨损,使摩擦系数升高.