18CrNiMo7-6合金钢的弯曲微动疲劳特性

对18CrNiMo7-6合金钢进行弯曲微动疲劳实验,建立弯曲微动疲劳S-N曲线,并对实验结果进行分析。结果表明:该合金钢的弯曲微动疲劳S-N曲线不同于中碳钢材料,也不同于常规弯曲疲劳,而是呈"ε"型曲线特征。随着弯曲疲劳应力的增加,微动运行区域由部分滑移区向混合区和滑移区转变,损伤区的磨损机制以剥层、磨粒磨损和氧化磨损为主。在混合区内,裂纹最易萌生和扩展,且裂纹均萌生于材料接触区次表面。受接触应力和弯曲疲劳应力影响,弯曲微动疲劳裂纹的萌生和扩展可分为三个阶段:初期,在接触应力控制下,裂纹萌生于次表面;随后,裂纹受接触应力和弯曲疲劳应力共同控制,转向更大角度方向扩展;最后,裂纹完全受弯曲疲劳应力控制而垂直于接触表面扩展,直至断裂失效。     

35CrMoA微动疲劳特性及其微结构研究

通过平面对平面的接触方式,研究35CrMoA微动疲劳特性及其微结构,通过透射电镜(TEM)观察并分析了微动疲劳过程中不同接触应力及不同循环周次时接触区位错的组态。结果表明,随着接触应力的增大,其寿命不断降低,但在不同接触应力区间内,疲劳寿命降低的趋势不同;随着微动疲劳周次增加,其位错密度逐渐增大并互缠结在一起,进一步演化为位错胞;在不同接触应力下,微动疲劳后期都形成了位错胞结构;微动疲劳表层发现有层错亚结构,并且微动接触区的表层容易形成驻留滑移带。     

方形和菱形路径下35CrMoA拉扭复合微动疲劳行为

研究了35CrMoA合金钢在接触应力为150 MPa,等效应力幅值为400 MPa时方形和菱形路径下的微动疲劳特性,包括循环应力响应特征、疲劳寿命、微动斑及微动疲劳断口的形貌特征。结果表明,方形路径下,35CrMoA钢经缓慢循环软化、快速软化到达最后的稳定阶段,而菱形加载下,材料快速软化之后直接到达稳定阶段;两种路径下的疲劳寿命差别不大;方形加载的滑移区较宽,粘着区较窄,而菱形加载则相反;方形路径下裂纹垂直于试样表面扩展,而菱形加载路径下的微裂纹是曲折的,沿与轴线成一定角度的方向上扩展。     

晶界工程处理对Inconel 690TT合金微动磨损行为的影响EI北大核心CSCD

采用热处理加冷轧的晶界工程处理,利用OM,SEM,EBSD和白光干涉仪等研究Inconel 690TT合金在室温与320℃空气中的微动磨损行为。结果表明:经5%冷轧变形及高温短时间退火处理后Inconel 690TT合金的显微组织中低∑重位点阵(CSL)晶界比例达到70%以上;Inconel 690TT合金试样在室温和320℃下的微动磨损体积与摩擦因数均随硬度增加而降低,随晶粒尺寸和低∑CSL晶界比例增加而增大;在相同微动实验参数下,晶粒尺寸越大、低∑CSL晶界比例越高试样的微动运动区域特性倾向于完全滑移,反之倾向于部分滑移;与晶粒尺寸相比,低∑CSL晶界比例对晶界工程处理试样的微动磨损抗力的影响更强,低∑CSL晶界比例越高材料的抗微动磨损能力越差,晶界工程处理不利于提高材料的微动磨损抗力。     

PMMA转动微动摩擦学行为的研究

在新型转动微动试验机上,进行了 PMMA与GCr15钢球(40mm直径)在转动角位移幅值为0.25～ 2.5°和法向载荷为100N的转动微动试验.在摩擦动力学行为研究的基础上,结合磨痕的微观分析,研究了其转动微动磨损机理.结果表明:随转动角位移幅值的增加,PMMA的转动微动会依次呈现三个区域,即部分滑移区、混合区和完全滑移区;相比部分滑移区和完全滑移区,混合区的摩擦系数明显较高;部分滑移区摩擦系数保持在较低水平且损伤轻微,微动的相对运动由弹性变形协调.在混合区和滑移区PMMA的转动微动磨损机制为伴随黏性流动的颗粒剥落和磨粒磨损.研究发现在混合区和滑移区的磨斑中央产生因黏性流动造成的损伤累积所致的材料隆起.     

纤维取向对炭纤维织物复合材料扭动微动摩擦学性能的影响

以球/平面接触方式,进行炭纤维织物复合材料与GCr15钢球之间的扭动微动磨损实验研究,讨论纤维取向对微动磨损性能的影响。结果表明:该材料与金属材料类似,均存在3个微动运行区域,即部分滑移区、混合区以及滑移区,微动磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。炭纤维复合材料微动摩擦磨损性能表现出明显各向异性特征,即纤维平行且垂直于接触表面的纤维混合排布(N取向)复合材料的摩擦耗散能和磨损量均小于纤维平行于接触表面的P取向。在混合区域,磨损区半径随循环周次的增加而逐渐增大,且N取向小于P取向。     

5083铝合金/35CrMo钢线接触切向微动磨损行为

研究钢/铝配副的线接触微动磨损具有重要的理论意义和工程价值,过去对其报道不够。在电磁激振微动磨损试验机上,采用自调节式线接触夹具,对5083铝合金/35Cr Mo钢摩擦副进行线接触式切向微动磨损,研究了其在线接触条件下的切向微动磨损行为。结果表明:在线接触条件下,5083铝合金/35Cr Mo钢的微动运行区域存在部分滑移区、混合区和滑移区;部分滑移区摩擦系数较小,混合区摩擦系数峰值最大;部分滑移区损伤轻微,接触呈不连续特征,混合区和滑移区磨损严重;5083铝合金的磨损体积随着位移幅值的增加而增加,磨痕表层有微裂纹;5083铝合金/35Cr Mo合金钢的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

菱形加载路径下35CrMoA钢的微动疲劳行为EI北大核心CSCD

采用MTS809拉扭复合疲劳试验机、扫描电镜(SEM)研究了接触应力为150MPa时35CrMoA合金钢在菱形加载路径下微动疲劳性能。结果表明:随着等效应力幅值的增加,材料的软化、硬化效果更加明显;剪应力-剪应变滞后回线的面积增大;裂纹萌生源区的面积减小,瞬断区面积与总断面面积的比例增加,瞬断区的撕裂也越严重。微动磨损使表面塑性枯竭,从而形成疲劳裂纹源。     

基于统计分析的等离子喷涂层接触疲劳寿命和失效模式

在不同应力水平下考察等离子喷涂镍基合金涂层的滚动接触疲劳寿命和失效模式。以R-3.1.1软件为平台,采用统计分析方法(方差分析、回归分析、判别分析等)对其进行分析和讨论。结果表明:涂层的滚动接触疲劳寿命呈正态分布;随着接触应力的增加,涂层的均值寿命和方差都减小,并且疲劳寿命的分布更加集中;方差分析表明,接触应力对涂层的滚动接触疲劳寿命有显著性影响,且寿命均值与接触应力具有高度的线性相关性;建立了涂层失效模式的判别准则,当指定接触应力和疲劳寿命时可以预测涂层的失效模式,且预测正确率在65%以上;疲劳寿命对失效模式的累积贡献率明显高于接触应力对失效模式的累积贡献率,因此疲劳寿命是决定涂层失效模式的主要因素。     

轻合金自冲铆微动磨损及疲劳性能研究

选择4组轻合金自冲铆进行疲劳实验,用扫描电子显微镜和能谱仪对其断口进行微动磨损机理分析,并系统地研究了接头疲劳寿命和失效形式的影响因素。结果表明,下板与钉腿区的微动磨损是导致下板沿纽扣断裂和铆钉断裂的主要原因,两板间的微动磨损是导致上板靠钉头断裂的主要原因;微动磨屑主要成分为金属板材氧化物,并对微动磨损起缓冲作用。增加板厚可提高接头疲劳寿命,且疲劳载荷较大时寿命提高更为显著;增加板强可提高接头疲劳寿命,且寿命提高程度受疲劳载荷影响较小。增加板厚使失效形式从上板断裂变为下板断裂,增加板强使失效形式从板材断裂变为铆钉断裂。     

低周疲劳下16MnR微孔的裂纹萌生与扩展

采用宏观与微观结合的方法,在疲劳试验机上进行疲劳试验,在光学显微下观察裂纹的起裂与扩展.研究了压力容器用钢16MnR在低周疲劳下微孔(40～200μm)的裂纹萌生与扩展规律.研究表明裂纹的萌生机制:滑移带启裂和疏松带启裂,前者由剪应力起主要作用,后者由正应力起主要作用.而滑移带的局部性和裂纹开叉是低周疲劳下微裂纹的两大典型现象.微观缺陷尺寸、应力水平对疲劳寿命有显著影响,当应力水平较低时,微孔尺寸对寿命的影响明显.而当应力水平较高时(超过屈服极限),孔径对寿命的影响不敏感.在同一应力水平下,微缺陷尺寸存在临界值dt,当d＞dt时,疲劳寿命下降很多.     

微动疲劳研究进展

介绍了微动疲劳的概念和实验装置,详细综述了微动疲劳的国内外研究现状,全面地分析讨论了微动疲劳的影响因素(接触压力、滑移幅值、实验频率、摩擦力、环境、材料性质)、损伤机理、寿命评估方法和防护措施,并提出了今后研究的展望。     

接触应力对车轴钢旋转弯曲微动疲劳寿命的影响

研究LZ50车轴钢不同过盈配合接触应力水平对旋转弯曲微动疲劳寿命的影响。分别利用光学显微镜、扫描电子显微镜对过盈配合表面的微动损伤表面和断口进行分析。结果表明,随着过盈量的增加,LZ50车轴钢旋转弯曲微动疲劳寿命呈现先降低而后升高的非线性特征,这是多轴复杂应力、配合面的接触应力、微动摩擦应力以及微动磨损交互作用的结果。     

Ti6Al4V合金在血清溶液中的扭动微动腐蚀行为研究

在新型恒温扭动微动腐蚀实验装置上,通过改变角位移幅值,在恒温37℃的25%血清溶液中对Ti6Al4V合金的扭动微动腐蚀行为进行了研究。实验结果表明,角位移幅值对扭动微动的运行区域及腐蚀行为有重要的影响,摩擦扭矩-角位移幅值(T-θ)曲线分别呈直线型、椭圆型和平行四边形型,Ti6Al4V合金的扭动微动运行区分别呈现部分滑移区、混合区及滑移区等3个微动运行区。当角位移幅值较小时,扭动磨损发生在接触边缘,损伤轻微;扭动微动对腐蚀几乎不产生影响,腐蚀电流和腐蚀电位随时间的曲线波动不大;随着角位移幅值的增大,接触表面产生强烈的塑性变形,损伤严重。腐蚀电流和腐蚀电位随时间的变化曲线表明,扭动微动对腐蚀的影响较大,呈磨损加速腐蚀的特征。     

调质42CrMo钢的弯曲微动疲劳实验研究

针对循环软化材料调质42CrMo钢进行了常规弯曲疲劳实验和弯曲微动疲劳实验,分析了常规弯曲疲劳和弯曲微动疲劳之间的差异,并讨论了循环弯曲载荷对疲劳寿命的影响。通过分析不同弯曲载荷下弯曲微动疲劳试样断口的形貌和不同循环次数下微动损伤的情况,揭示调质42CrMo钢弯曲微动疲劳过程中的损伤特性。研究结果表明:同一循环载荷作用下,弯曲微动疲劳的寿命明显低于常规弯曲疲劳的寿命;随着循环弯曲载荷的增大,弯曲微动疲劳的寿命降低更明显;微动引起的局部接触疲劳和局部塑形变形促进了弯曲微动疲劳裂纹的萌生和进一步扩展。     

高速列车轮轴微动疲劳影响因素概述

对影响微动疲劳的各种因素进行了概括总结,特别是对高速列车轮轴微动疲劳有重大影响的位移幅度﹑接触压力﹑频率﹑环境和表面处理状况等因素进行了详细的讨论.归纳了微动疲劳寿命随各影响因素变化的规律,指出了各因素作用机理的主要研究进展,在此基础上,对高速列车轮轴微动疲劳的研究前景进行了展望.     

LZ50钢表面离子氮化/激光淬火复合改性层扭动微动摩擦学行为研究

对LZ50车轴钢表面进行离子氮化/激光淬火复合处理。在对复合改性层进行表征的基础上,对比研究了复合改性层和基体在干态不同角位移幅值下的扭动微动磨损行为。结果表明,LZ50钢经过复合处理后在表面层形成了均匀分布的针状马氏体;复合处理改变了LZ50钢的扭动微动运行区域,使得混合区减小,滑移区向小角位移方向移动;复合改性层的摩擦扭矩和耗散能在整个运行区域都低于LZ50钢,其磨损程度明显降低,在部分滑移区损伤轻微,在混合区和滑移区,损伤主要表现为剥层、磨粒磨损和氧化磨损。总之,复合改性层具有良好的抗磨减摩特性。     

晶向对铝合金构件微动疲劳初始起裂的影响研究EI北大核心CSCD

交变荷载作用下铝合金板材及结构组件的微动疲劳问题是飞机安全服役所面临的主要挑战和技术难题,而微动疲劳影响因素辨识是微动疲劳评估及控制的关键。为促进飞机构件微动疲劳评估及控制技术的发展,利用晶体塑性有限元方法和子模型-全局模型耦合技术研究了飞机机身铆钉-平板结构在压、剪交变应力循环作用下裂纹萌生特征,探讨了以晶向表征的材料细观织构分布对铝合金试样微动疲劳的影响。研究发现,晶向分布将对晶体材料的弹性模量和屈服及硬化强度造成明显影响;晶向分布对微动疲劳接触面起裂部位的影响不明显,而对亚表面起裂部位影响比较显著;晶向分布对微动疲劳初始起裂寿命的影响比较明显。研究结果表明,晶向分布这一细观织构影响了晶体材料宏观尺度的弹性强度特征和塑性变形特征,并对金属构件微动疲劳初始起裂寿命、亚表面裂缝发轫位置及扩展特征均造成了影响。基于该研究结论,利用材料加工方法改变金属晶体试样浅表层的晶向分布状态,将可以对微动疲劳裂缝发轫及扩展起到抑制作用。     

车轴钢表面渗氮/渗硫复合层的扭动微动磨损研究

通过对LZ50车轴钢表面进行渗氮/渗硫复合处理,在其表面形成渗氮/渗硫复合层。在对复合层进行表征的基础上,研究了复合层和基体在干态不同角位移幅值下的扭动微动磨损行为。结果表明:渗氮/渗硫复合层由ε-Fe2-3N,γ′-Fe4N,FeS和FeS2相组成;复合层改变了LZ50钢的扭动微动运行区域,使得混合区减小,滑移区向小角位移方向移动;由于高硬度的渗氮层支撑和渗硫层润滑作用,复合层的摩擦扭矩在部分滑移区和滑移区低于LZ50钢;与LZ50钢相比,复合层的磨损程度明显降低,在部分滑移区损伤轻微,在混合区和滑移区,复合层的损伤主要表现为剥层,磨粒磨损和氧化磨损。     

基于统计分析WC-15Ni添加对NiCrBSi涂层接触疲劳寿命的影响

离散性是涂层接触疲劳寿命分布的显著特点,难以采用某一确定的寿命值来描述涂层的接触疲劳寿命。因此采用统计分析方法来处理离散的接触疲劳寿命数据并揭示WC-15Ni添加对NiCrBSi涂层接触疲劳寿命的影响尤为重要。该文采用等离子喷涂技术制备NiCrBSi涂层和NiCrBSi/WC-15Ni复合涂层,并在不同接触应力水平下考察这两种涂层的滚动接触疲劳寿命。采用统计分析的方法(正态性W检验、t检验、方差分析、回归分析等)研究WC-15Ni添加对NiCrBSi涂层接触疲劳寿命的影响。结果表明:这两种涂层接触疲劳寿命都服从正态分布;在较高的接触应力水平下,两种涂层的接触疲劳寿命分布相当,但是复合涂层的接触疲劳寿命分布更加集中;在较低的接触应力水平下,复合涂层的接触疲劳寿命要显著高于NiCrBSi涂层,并且寿命分布也更加离散;方差分析结果表明两种涂层承受的接触应力对其接触疲劳寿命都具有显著影响,但接触应力对复合涂层的寿命影响更为显著;回归分析表明两种涂层的接触疲劳均值寿命与接触应力具有高度的线性相关性,但复合涂层的接触疲劳均值寿命随着接触应力的增加而降低的程度更为显著。