TC4合金微动磨损过渡区摩擦行为

为研究TC4合金微动磨损过渡区摩擦行为特点,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机,对球/平面接触的GCr15钢球/合金TC4摩擦副在100 N法向载荷下进行微动磨损试验,得到TC4合金微动磨损过渡区的范围,分析不同状态下摩擦因数演变及磨痕表面形貌特点,研究磨损机制的变化。结果表明:微动状态下,摩擦因数在磨合阶段波动剧烈,达到稳定磨损阶段后趋于稳定,且稳定状态下的摩擦因数随着位移幅值的增加而增加;往复滑动状态下,不同位移幅值下的摩擦因数曲线近乎重合且波动剧烈;微动磨损过渡区的摩擦因数变化处于2种状态的转变阶段。微动状态下,磨痕表面轮廓线粗糙,损伤轻微,磨损机制以黏着磨损和疲劳剥层为主;往复滑动状态下,轮廓线更光滑且损伤严重,磨损机制以磨粒磨损及塑性变形为主;微动磨损过渡区轮廓线由粗糙变为光滑,磨损深度及宽度突增,磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

Mo离子注入提高TC4合金微动磨损抗力的研究

对TC4合金进行了Mo离子注入表面改性处理,利用摩擦磨损试验机进行了点接触微动磨损试验,借助读数显微镜和表面粗糙度仪测量出有关参数,计算出试样的微动磨损体积。结果表明,Mo离子注入使试样表面硬度提高,微动磨损体积明显降低。在微动磨损初期,Mo离子注入具有较好的减摩效果。Mo离子注入带来的表面强化效应是基体合金的微动磨损抗力得以提高的主要原因。     

阳极/阴极面积比对Zr-4合金腐蚀磨损的影响

采用往复磨损实验机完成了Zr-4合金/Al2O3摩擦副在Na2SO4溶液中的腐蚀磨损实验。试验在改变负荷及试样的阳极/阴极面积比时,对腐蚀磨损的影响作了分析。用三坐标表面粗糙度仪测量了磨损体积,利用脉冲电位评价磨损产生的新生面与磨损表面的关系。结果表明:随着负荷的增加,自然电位下降而磨损量成正比例增加。电化学腐蚀作用随试样阳极/阴极的面积比的减小而增大。磨损面损伤的主要表现为磨粒磨损和粘着磨损的共同作用。     

水介质对0Cr18Ni9不锈钢微动运行特性的影响

在大气、纯净水、酸性水和海水四种介质中，对0Cr18Ni9钢以两种不同载荷(50N、100N)和不同位移幅值进行微动磨损试验，并建立了运行工况微动图。结果显示：水介质改变了微动运行的区域，部分滑移区变小，而混合区和滑移区向小位移方向移动，并表现出明显的润滑作用；水介质降低了微动摩擦因数，降低效果从高到低依次为海水、酸性水和纯净水。     

镍基单晶高温合金微动摩擦磨损特性研究

采用SRV-IV微振动摩擦磨损试验机研究了航空发动机材料DD6镍基单晶高温合金的室温微动摩擦磨损特性.微动试验条件为:试验块与合金球水平垂直接触干摩擦,正向载荷为50～180 N,振幅为60 μm,频率为50 Hz,循环次数为1×105次.试验结果表明:随着正向载荷的增大,磨痕中心区域磨损特征由微凹坑转变为平坦的挤压层...     

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。     

TC4合金微动疲劳损伤研究

研究了TC4合金在柱面-平面接触务件下的微动疲劳行为，分析了其微动疲劳损伤机制。结果表明：在试验务件下，微动区边缘的损伤特征以粘着磨损为主，而微动区中部则以磨粒磨损和接触疲劳为主。疲劳裂纹易于在微动区．特别是在蚀坑处萌生和扩展。促使微动疲劳裂纹萌生的因素：一是法向应力和切向摩擦力引起的材料表层塑性变形，二是微动磨损破坏了材料的表面完整性，造成了缺口应力集中效应。     

Zr-4合金管冲击磨损性能及损伤机制研究

在JDTRI-50冲击磨损试验机上,在冲击频率为10 Hz,冲击载荷为10~40 N,冲击次数为5万~10万次条件下,对Zr-4合金管试件与Inconel718镍合金板配副进行冲击磨损试验,研究核电燃料棒包壳管材Zr-4合金的冲击磨损性能及损伤机制。结果表明:冲击次数一定时,随着冲击载荷的增加磨痕宽度明显增加,损伤加重;载荷一定时,随着冲击次数增加,Zr-4合金管冲击损伤面积和深度增大;磨损面磨屑含氧量随冲击次数增加,经历较快增加、增速放缓及基本稳定的变化过程;Zr-4合金管冲击磨损的损伤机制主要表现为塑性变形、磨损氧化和疲劳剥落的逐次出现、相互转换和协同作用。     

微动工况下柱面不同因素对平面磨损显著性的分析

为了研究二维柱面不同参数对平面磨损形貌的影响,基于改进的Archard磨损方程,建立二维柱面—平面微动磨损模型,并通过对比Hertz接触理论,验证了有限元模型的正确性。运用正交试验技术设计试验方案,对在不同因素下平面的磨损轮廓进行了数值模拟,并分别从平面的磨损宽度和磨损深度分析了柱面半径、柱面材料弹性模量、泊松比三个参数对平面磨损轮廓的影响。对平面磨损轮廓的影响因素显著性分析表明:柱面材料的弹性模量最大,柱面半径次之,柱面材料的泊松比最小。     

有机钼复合润滑剂在高温微动和滑动条件下的摩擦磨损行为

以矿物基650SN油作为基础油,采用复配技术制备了有机钼复合润滑剂。利用SRV微动磨损试验机和T-11滑动磨损试验机考察了该复合剂的高温摩擦学行为,采用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对其润滑下的磨痕表面形貌和表面膜的元素组成进行了分析,探讨了复合剂的减摩润滑机制。结果表明:有机钼复合剂具有良好的高温微动和滑动摩擦学行为,与基础油相比,复合剂能够使钢-钢摩擦副在高温微动和滑动过程中的摩擦因数降低28%和43%,抵抗微动和滑动磨损的能力分别提高53%和54%。这是由于有机钼复合剂通过分解、吸附和摩擦化学反应,在摩擦副金属表面形成了含磷酸盐的沉积膜和含FeS、MoS2的化学反应膜共同组成的复合边界润滑膜,从而表现出优良的减摩润滑效果。     

高温下位移幅值对TC4合金磨损性能的影响

钛合金的微动磨损会加速裂纹的形成与扩展,导致其构件提前失效。利用摩擦磨损试验机考察TC4合金在300和500℃温度下的微动磨损行为,利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对磨痕轮廓及磨痕表面进行分析,探讨在300和500℃温度下TC4合金在不同位移幅值作用下的微动磨损机制。实验结果表明：高温条件下,试样平均摩擦因数和磨损率随位移幅值的增加呈现先增大后减小的趋势;两种高温环境中,小位移幅值时,微动运行区域为部分滑移区,主要损伤机制为黏着磨损和氧化磨损;位移幅值为100μm时,微动运行区域为混合滑移区,主要磨损机制为氧化磨损、剥层磨损及塑性变形;大位移幅值时,微动运行区域为完全滑移区,主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。对比300和500℃条件下磨损结果,表明温度越高TC4合金耐磨性能越好,这主要是由于摩擦生成的氧化物TiO₂和Fe₂O₃对磨损表面具有保护作用。     

WC-10Co-4Cr涂层高温微动磨损特性

为研究WC-10Co-4Cr涂层的高温微动磨损性能和微动磨损机制,采用超音速火焰喷涂技术在Inconel690合金表面制备WC-10Co-4Cr涂层。使用PLINT电液伺服高温微动试验机,在室温25℃至高温300℃大气气氛条件下,选择法向载荷100 N、位移幅值200μm、频率2 Hz、循环次数3×10~4次,进行微动磨损特性试验,通过扫描电子显微镜、双模式轮廓仪和三维共聚焦显微镜等仪器对磨痕进行分析研究。结果表明:涂层组织呈层状叠加的两相分布,致密、孔隙率低,涂层与基体结合紧密,显微硬度为HV810.82,是基体的3.3倍;在法向载荷和位移幅值一定时,随着试验温度的升高WC-10Co-4Cr涂层的摩擦因数增大,且磨损加剧;温度高于250℃条件下,WC-10Co-4Cr涂层发生严重磨损;WC-10Co-4Cr涂层的高温微动磨损机制主要表现为黏着磨损、氧化和剥层的共同作用。     

System18牙科支架合金在人工唾液下的微动磨损性能研究

为研究牙科支架合金的微动磨损性能,采用PLINT高精度液压伺服式微动磨损试验机,在法向载荷50N、频率2Hz、位移幅值3-30μm,在大气和人工唾液2种介质条件下,对System18牙科合金进行了微动磨损实验。分析了其微动磨损的动力学特性,并结合光镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）对磨痕及磨屑的成分进行了分析。结果表明：人工唾液对微动运行区域有明显改变;人工唾液明显减轻了System18牙科合金的微动损伤;其主要磨损机制为磨粒磨损和剥层磨损。     

微动磨损工况下二维柱面对平面磨损形貌的数值计算与分析

基于改进的Archard磨损方程,推导了适应于不同微动振幅下的局部磨损方程,建立了二维刚性柱面-平面的微动磨损数值模型,研究了微动工况、材料参数对平面磨损形貌的影响规律.结果表明,在柱面载荷为20MPa,微动振幅为4μm的工况下,随着柱面半径的增大,平面的磨损宽度逐渐增大,磨损深度逐渐减小;在微动振幅为4μm的工况下,...     

钴铬钼合金在血清溶液和干态条件下的扭转复合微动磨损特性

以钴铬钼合金球头与钴铬钼平面试样作为摩擦副,分别在质量分数为25%的胎牛血清溶液和干态条件下进行了扭转复合微动磨损试验,探讨了该合金的微动磨损行为和损伤机理。结果表明:在血清溶液中摩擦副的界面比干态下的更易滑动;在部分滑移区,血清溶液和干态条件下的切向力与法向力比值都很小;在混合区,两种润滑条件下的接触界面均有明显的塑性变形;在滑移区,血清溶液的润滑作用显著,磨损机理为磨粒磨损和氧化磨损,而干态条件下除此以外还存在剥层现象;两种润滑条件下的微动界面都发生了摩擦氧化。     

690合金材料的微动磨损特性研究

利用微动磨损试验机,在载荷50N以及位移幅值为60μm、100μm、150μm的工况下,研究了690合金材料在常温下的微动磨损行为及其动力学特性,采用激光共焦扫描显微镜(LCSM)和扫描电子显微镜(SEM)观察磨痕微观形貌。结果表明,载荷和位移幅值对微动特征有很大的影响,微动运行完全处于滑移状态。在滑移区,滑移磨损严重、磨痕面积大。690合金材料的磨损机制主要表现为磨粒磨损与剥层的共同作用。     

位移幅值对ZG230-450铸钢微动磨损行为的影响

在不同位移幅值(60～140μm)下对ZG230-450铸钢进行微动磨损试验,研究了位移幅值对摩擦因数、磨损体积和磨损机制的影响.结果表明:随着位移幅值增大,铸钢的微动磨损行为由混合滑移转变为完全滑移,耗散能逐渐增大;混合滑移状态下,摩擦因数经过上升阶段后就迅速进入稳定阶段,而完全滑移状态下的摩擦因数经历了上升阶段、波...     

微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化的影响*

微动疲劳易引起钢丝表面磨损和横截面积损失,进而造成钢丝断裂失效并缩短钢丝绳使用寿命。不同微动疲劳参数（接触载荷、疲劳载荷、钢丝直径和交叉角度）引起差异的钢丝微动疲劳磨损特性,故研究微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化规律影响至关重要。基于摩擦学理论和Marc仿真软件构建钢丝微动疲劳磨损模型,探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度和钢丝直径对钢丝微动疲劳磨损演化的影响规律。结果表明：钢丝微动疲劳磨损体积主要与接触载荷和疲劳载荷有关;疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积随着接触载荷的增加而增大,且不同接触载荷下疲劳钢丝磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;随疲劳载荷幅值的增加,疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积均呈增加趋势;在不同疲劳载荷范围下疲劳钢丝的磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;当接触载荷、疲劳载荷及钢丝间摩擦因数相同时,不同交叉角度和不同加载钢丝直径下疲劳钢丝的磨损体积相同。     

载荷对径向微动磨损的影响

为了研究在实际工况中较为常见的圆柱/平面接触副的径向微动磨损特性,分析载荷对径向微动磨损影响,本文通过ANSYS建立圆柱/平面的径向微动磨损模型,分析施加载荷过程,不同时间点的载荷对径向微动磨损的影响,并通过接触切应力和X方向应力的分析,提出径向微动磨损在粘滑过渡点以及X方向应力为零的点为裂纹萌生点.     

淬火冷却速率对Zr-4合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

将Zr-4合金加热至1 000℃保温5 min后分别以200,20,2,0.2,0.02℃·s^-1的速率冷却到室温,研究淬火冷却速率对合金显微组织以及在360℃/18.6 MPa水中腐蚀行为的影响。结果表明：随着冷却速率由200℃·s^-1降至0.02℃·s^-1,合金中α相板条的平均宽度由1.4μm增加到28.0μm,第二相颗粒平均粒径由38 nm增大到580 nm;当冷却速率为200,20,2℃·s^-1时,第二相颗粒主要分布在α相板条晶界处,而当冷却速率为0.2,0.02℃·s^-1时,在α相板条晶界和晶内均有分布;当冷却速率由200℃·s^-1降到0.2℃·s^-1时,第二相颗粒尺寸的增大有助于释放氧化膜中的压应力,提高合金的耐腐蚀性能;当冷却速率为0.02℃·s^-1时,第二相颗粒周围萌生大量微裂纹,耐腐蚀性能降低。0.2℃·s^-1冷却速率下的耐腐蚀性能最好,氧化膜断口中的ZrO₂