MoS_2涂层扭动微动磨损特性有限元分析

为探讨MoS2固体润滑涂层在抗扭动微动磨损中应用的可行性,对MoS2涂层在扭动微动下摩擦力学性能进行有限元分析,研究扭转角位移幅值、法向载荷、摩擦因数等对MoS2涂层接触表面力学行为的影响,并与基体材料扭动微动力学行为进行比较。分析结果显示:MoS2涂层扭动微动运行区域的改变消除了混合区裂纹萌生与扩展所产生的损伤;MoS2涂层在部分滑移区和滑移区,其表面塑性应变虽比基体大,但明显较小的摩擦剪应力,在部分滑移区不足以启动MoS2涂层晶体的滑移,在滑移区对塑性流动层的剪切作用不够,因此MoS2涂层表面磨损较轻微,即MoS2能有效发挥抗扭动微动磨损作用。     

粗糙表面扭动微动磨损数值研究

基于三维W-M分形函数利用SolidWorks建立三维粗糙表面,同时利用Abaqus用户子程序Umeshmotion引入能量磨损准则,建立了三维球-粗糙面接触下的扭动微动数值模型,研究初始表面粗糙度对扭动微动摩擦磨损过程的影响。首先利用G-W模型的无量纲化接触面积解析解验证了粗糙面模型的合理性,同时通过与实验的磨损结果进行对比,进而验证了数值模型对扭动微动磨损预测的精确性和有效性。分析结果表明：表面粗糙度的改变对于扭动微动磨损有着显著的影响,其中磨损体积、摩擦耗散能以及磨损率都随着表面粗糙度的增加而增加,即在同等微动条件下会加剧表面磨损;摩擦激活能随着表面粗糙度的增加而减小,越粗糙的表面磨损激活的阙值越低,故减小初始表面粗糙度可有效降低扭动微动磨损。     

AZ91D镁合金微动磨损特性研究

采用液压高精度材料试验机考察了平面一球面接触的AZ91D镁合金摩擦副的微动磨损行为，分析了位移幅值、法向载荷和频率等参数对摩擦因数和磨损体积的影响，考察了不同实验条件下的磨斑形貌，并探讨了其磨损机理。结果表明：AZ91D镁合金的微动区域可分为部分滑移区、混合区和滑移区3个区域，粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损分别是3个区域的主要磨损机制；磨损体积随着位移幅值和法向载荷的增加而增大，但却随着频率的增大而减小。在微动部分滑移区和混合区，摩擦因数随着位移增大迅速增加；在微动滑移区，摩擦因数随法向载荷的增大而减小，而位移幅值和频率对摩擦因数的影响较小。     

材料GX8与TC11的微动磨损试验研究

对材料ＧＸ８与ＴＣ１１接触时的微动磨损进行了试验研究,得到了在不同微动磨损状况下的微动磨损因数值。为在设计阶段进行接触疲劳强度的计算提供了数据。     

有机玻璃扭动微动磨损的实时观测与摩擦振动分析

在新研制的扭动微动磨损实时观测系统上,以法向载荷为100 N和扭动角位移幅值为0.5°～15.0°的参数,对有机玻璃(Polymethylmethacrylate,PMMA)/GCr15摩擦副进行扭动微动磨损试验,同时录制扭动微动过程并同步采集摩擦振动信号。在摩擦动力学行为分析的基础上,结合实时观测和摩擦振动分析,对PMMA的扭动微动磨损行为进行研究。结果表明,随着角位移幅值增加,PMMA扭动微动呈现三个区域(即部分滑移区、混合区和滑移区);在部分滑移状态(θ=0.5°)下,损伤轻微,振动数据与空载时振动数据相似,相对运动主要靠弹性变形协调;在完全滑移状态(θ=15°)下,整个接触区发生严重损伤,大量磨屑被排出接触区,接触区最外侧呈现纺锤状银纹,每循环次数下振动信号的事件发生数先增大后减小,而振动振幅呈现相反的趋势,主要损伤机制为弹塑性变形、剥层和氧化磨损。     

碳离子注入前后硅片的微动磨损行为研究

利用离子注入技术对单晶硅片表面进行碳离子注入,用原位纳米力学测试系统对碳离子注入前后硅片的纳米硬度和弹性模量进行测定,在UMT-II型微摩擦试验机上对其开展微动磨损试验,利用S-3000N型扫描电镜观察其磨损后的磨痕表面形貌.结果表明,碳离子注入后硅片的纳米硬度增加,弹性模量降低,减摩效果和抗磨性能得到了提高;注入前后硅片的微动磨损机制相似,主要磨损形式为磨粒磨损.     

钛合金在水介质中的微动磨损特性研究

在SRV实验机上对TC11钛合金在水中进行微动磨损研究，研究了载荷大小、振幅等对摩擦因数和磨损量的影响。结果表明，钛合金在水中微动的摩擦因数虽然随载荷或振幅的变化无规律可循，但随着振幅的减小却越来越稳定；其磨损量均随着载荷或振幅的增加而增加；小振幅时的磨损机制符合疲劳脱层理论，而大振幅时则主要是磨粒磨损机制。     

油润滑对微动摩擦特性影响的研究

研究了钢摩擦副在油润滑工况下不同位移幅值对微动润滑摩擦特性的影响,分析了表面形貌。研究表明微动过程中表面之间的油介质会被驱除出接触区域,而滑动过程中表面之间的油介质始终保持在接触区域;润滑油的存在对接触区域起到了遮盖的作用,减少了氧化反应;由于油的流动性,在微动过程中容易再次渗透到接触区域,降低了表面摩擦与磨损。     

高分子聚合物材料微动摩擦磨损行为

组合密封中塑料环的耐磨特性对其密封性能有重要作用,为优选合适对摩材料,研究超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚四氟乙类(PTFE)+40%铜粉、PTFE+7%碳纤维、PTFE+7%碳纤维+5%MoS₂、聚醚醚酮(PEEK)5种高分子聚合物材料与QT500对摩的微动摩擦磨损性能。从中筛选出PTFE+7%碳纤维、UHMWPE 2种材料进行不同微动行程、润滑条件下的对比试验。结果表明：无论是在干摩擦还是油润滑条件下,UHMWPE材料的平均摩擦因数随着微动行程的增大而增加,PTFE+7%碳纤维材料达到稳定状态时摩擦因数随着循环次数的波动较小。综合试验结果,当微动行程小于等于0.2 mm时建议选用PTFE+7%碳纤维,微动行程大于0.2 mm时建议选用超高分子量聚乙烯材料。     

ZM5镁合金微动磨损特性研究

采用高精度微动试验台研究了ZM5镁合金的微动磨损行为,法向载荷变化范围为50～200N、位移幅位为5～40μm。通过摩擦力-位移-循环次数变化分析,结合显微观测,结果表明:ZM5镁合金的微动磨损行为与微动区城特性密切相关。它的微动损伤形貌主要是磨损,在初期阶段的磨损机制主要是粘着和氧化,中后期是粘着、氧化和磨粒磨损共同作用的结果。     

滚动轴承微动磨损研究

综述了滚动轴承微动磨损的机理及对轴承的危害,并对微动磨损的力学参数、设计参数、润滑剂和材料等影响因素进行了总结,为减缓微动磨损提供参考。     

润滑剂减缓微动磨损研究进展

综述了油、脂润滑减缓微动磨损的条件、作用机制,以及油、脂性能对微动磨损的影响等基础研究的进展.介绍了油、脂润滑减缓微动磨损的工业应用研究现状,以期为工业正确使用润滑油、脂降低微动磨损指明方向.     

线接触条件下微动摩擦特性的研究

通过试验研究了线接触微动摩擦特性。研究表明：线接触微动摩擦因数变化与点接触形式相同；位移幅值在部分滑移区时，表面粗糙度对表面磨损有影响。磨痕分析表明，承载区域接触不均匀，存在虚接触区域，其大小与表面粗糙度有关，而接触区域没有不磨损的粘着区，不同于点接触形式。     

1045钢在部分滑移区和滑移区内的高温微动磨损性能研究

从室温到400℃，对GCr15钢与1045钢组成的摩擦副进行了微动摩擦拭验。法向载荷变化范围为100—300N、位移幅值为15—60μm。通过摩擦动力学分析，结合显微观测，发现1045钢的高温微动行为与微动区域特性密切相关。在滑移区内，随着温度的升高，摩擦系数与磨损降低，但在部分滑移区内，温度对微动行为影响很小。     

核用TP316H钢在不同介质环境下的微动磨损性能

采用自制的液态钠环境微动磨损试验机,研究了核用TP316H传热管在不同环境 (室温大气、室温水、450 ℃大气、450 ℃液态钠)下的微动磨损性能。试验采用管/柱正交接触方式,试验结束后,采用超景深显微镜、三维光学显微镜、SEM和EDS对磨痕形貌、摩擦化学反应及磨损量进行了表征,对比分析了4种介质环境对TP316H的微动磨损的影响,发现TP316H合金管在450 ℃液态钠中的磨损率最大,在室温水中的磨损率最小。4种介质环境下的磨损机理不同,室温大气环境中的磨损主要是剥层和氧化磨损,随着温度升高,氧化磨损加重;室温水环境中的磨损以磨粒磨损为主;高温液态钠环境中的磨损为磨损和腐蚀的耦合协同作用。     

25CrNi2MoV钢的微动磨损性能

采用微动摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对新型高速重载传动轴用25CrNi2MoV钢进行微动磨损试验,研究了不同载荷(50~200N)和频率(15~30Hz)下该钢的微动磨损性能。结果表明:在频率为20Hz条件下,当载荷由50N增至200N时,25CrNi2MoV钢的平均摩擦因数由0.766减至0.661,磨损体积由19.65×10^-3 mm^3增至75.83×10^-3 mm^3;在载荷为30N条件下,当频率由15Hz增至30Hz时,平均摩擦因数由0.790增至0.905,磨损体积由11.43×10^-3 mm^3增至23.88×10^-3 mm^3;在不同试验参数下,25CrNi2MoV钢磨损表面均出现了氧化和犁沟现象,磨损机制包含氧化磨损和磨粒磨损;在频率为20Hz条件下,载荷为50,100N时,25CrNi2MoV钢的磨损机制以黏着磨损为主,载荷为150,200N时,主要磨损机制为疲劳磨损;在载荷为30N条件下,频率为15~25Hz时,磨损机制以磨粒磨损为主,当频率增至30Hz时,磨损机制以疲劳磨损为主。     

四种核电用包壳材料的微动磨损性能研究

在切向微动磨损试验机上对4种核电用包壳材料(Zr合金、Zr/Cr涂层、FeCrAl和ODS-FeCrAl)进行切向微动磨损试验,考察不同包壳材料的微动磨损特性.研究结果表明:不同包壳材料的摩擦因数、耗散能曲线和形变有显著差异;4种包壳材料在切向微动过程中均处于部分滑移区.通过分析磨痕微观形貌和磨痕轮廓,发现ODS-Fe...