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。     

关于微动磨损与微动疲劳的研究

微动磨损与微动疲劳是２种主要的微动模式,造成的损伤在工业中相当普遍,并可能引发灾难性的后果。主要研究了们移幅度、压力和疲劳应力３个基本微动参数,并以获得的微动区域、微动图为基础,分析了微动磨损与微动疲劳的运行机制和破坏规律。为更好地了解微动磨损与微动疲劳之间的内在联系,进一步探讨了接触磨损与局部疲劳、局部疲劳与整体疲劳之间的竞争机制。     

微动疲劳寿命的估算方法研究

着重分析了零构件由于微动磨损而造成的疲劳失效机制,说明了在这种微动疲劳模式下疲劳寿命的组成情况,用门槛值应力公式估算了当磨蚀坑根部萌生扩展性裂纹时蚀坑的临界深度尺寸,并分析了微动裂纹尖端的应力强度因子,得出了计算微动裂纹萌生尺寸的表达式,最后用上述方法计算了螺纹联接件的微动磨损寿命与裂纹萌生尺寸,用局部应力应变法计算了微动裂纹的萌生寿命,所得到的估测寿命与试验值相符,由此可见,该微动疲劳寿命的估测方法是合理的,有效的。     

TiAlZr合金微动磨损性能研究

采用高精度液压式微动磨损试验机研究了TiA lZr合金在不同微动运行区域的微动磨损行为,建立了其运行工况微动图。试验结果表明:滑移区、混合区和部分滑移区的摩擦因数随循环次数变化呈现不同的规律,其中部分滑移区摩擦因数较低,磨损体积随着位移幅值的增大而增大;滑移区、混合区磨损体积随着法向载荷的增加而增大,而部分滑移区磨损体积随着法向载荷的增加而减小;滑移区磨屑堆积于中心区域,磨损以磨粒磨损和剥层机制为主;混合区磨损机制主要表现为粘着磨损与磨粒磨损并存;部分滑移区磨损轻微。     

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。     

螺纹联接件的微动损伤研究

从试验和数值分析两个方面研究了螺栓预紧力矩对ＬＹ１２ＣＺ铝合金双盖板对接螺纹联接件微动损伤的影响。在高频疲劳试验机上进行了微动试验,对接触表面间的微动损伤状况进行了观察分析。     

LZ50车轴钢转动微动摩擦学特性研究

在新型转动微动磨损试验机上,进行LZ50车轴钢/GCr15钢在法向载荷为10N、转动角位移幅值为0.125°～0.5°的转动微动磨损试验。在摩擦动力学行为分析的基础上,结合磨痕的微观分析,研究材料的转动微动磨损机理。结果表明,LZ50车轴钢的微动运行区域仅呈现部分滑移区和滑移区,未观察到混合区。滑移区的摩擦因数明显高于部分滑移区;摩擦因数随着转动角位移幅值的增加而增大。车轴钢在部分滑移区损伤轻微,磨痕呈环状;而在滑移区,接触中心呈现材料塑性流动累积造成"隆起"特征,LZ50钢的转动微动磨损机制主要为磨粒磨损、剥层和氧化磨损。     

AZ91D和AM60B镁合金微动图的研究

镁合金在汽车工业中得到了日益广泛的应用 ,在使用中会遇到大量的微动损伤问题。通过大量微动试验 ,建立了AZ91D和AM60B镁合金的微动图 ,通过分析对比了两种镁合金微动区域特性的差异 ,并对镁合金的微动损伤防护方法进行了探讨     

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。     

扭转复合微动模拟及其试验研究

基于低速往复回转电动机系统和高精度六维力/转矩传感器,通过改变旋转轴的倾斜角α,成功实现了扭转复合微动,该微动属扭动微动和转动微动模式的复合。并对GCr15钢球/50钢平面在倾斜角度为10°和40°及不同扭转角位移幅值下的扭转复合微动进行初步考察,同时结合光学显微镜、扫描电子显微镜、表面轮廓仪等手段分析50钢的扭转复合微动运行行为、磨痕形貌及损伤机理。结果表明,该试验装置能真实模拟扭转复合微动;倾斜角和角位移幅值对扭转复合微动的运行和损伤行为有重要影响;可利用摩擦力—角位移幅值曲线来表征扭转复合微动行为,50钢摩擦力—角位移幅值曲线呈直线型、椭圆型和平行四边形型3种类型;其损伤特征明显不同于单一运行模式控制(扭动微动或转动微动)下的微动行为。此外,不对称的磨斑形貌是扭转复合微动的一个典型特征。     

Theoretical Substantiation of the Slip Index Approach to Fretting

A theoretical basis is presented for a previous fully empirical development of the unified approach to fretting that was based on a new similarity criterion termed slip index. It is shown that the slip index can be analytically derived from any friction loop geometry and hence, can be used for the characterization of any fretting system.     

基于能量密度法预测微动疲劳寿命

通过接触界面的应力应变场和临界平面法计算了能量密度损伤参数,结合疲劳试验得到了能量密度损伤参数-寿命关系曲线中的材料常数,建立了LZ50钢微动疲劳寿命的预测公式。根据裂纹萌生寿命预测效果,将Chen损伤值作为裂纹萌生控制参数。分析了摩擦因数、微动桥半径、循环载荷和微动桥压力对LZ50车轴钢的Chen损伤值的影响,以及CRH2型动车组空心车轴裂纹萌生的位置及寿命。     

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。     

圆弧端齿结构微动疲劳试验加载装置的设计及实现

针对圆弧端齿结构三维微动疲劳试验难度大、成本高等问题,提出了一种二维等效加载方案,设计并实现了微动疲劳试验加载装置,建立了二维结构微动疲劳试验模型。对典型圆弧端齿结构的二维等效试件进行了微动疲劳试验,发现疲劳裂纹萌生于接触面的接触边缘,接触面出现大量微动磨屑,为典型的微动疲劳失效形式。试验结果表明,该微动疲劳试验加载装置可满足端齿结构微动疲劳试验要求,为微动损伤机理分析和微动疲劳寿命预测提供了试验数据支持。     

离子渗氮／ 渗硫层转动微动摩擦学行为研究

利用渗氮/渗硫复合处理在LZ50钢表面制备离子渗氮/渗硫层,在干态及不同角位移幅值下对渗层及其基体材料进行转动微动磨损试验,利用扫描电子显微镜、能谱仪和2D/3D轮廓仪对磨痕进行微观分析。试验结果表明：渗氮/渗硫层改变了基体材料的微动运行工况图,部分滑移区和滑移区边界向部分滑移区移动,滑移区运行范围增大;在部分滑移区,渗层的摩擦因数明显低于基体材料,其损伤十分轻微;在滑移区,次表层剥落的硬质颗粒使得稳定阶段摩擦因数高于基体材料,磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。     

Slip Index: A New Unified Approach to Fretting

A new similarity criterion, termed slip index, is introduced. This slip index replaces conventional fretting maps in determining the different fretting regimes as well as the transition from fretting to reciprocal sliding. The slip index is derived from a dimensional analysis of the parameters that govern sliding conditions and provides a unified approach to fretting that is valid for any particular system. The validity of this approach is verified by comparison of fretting data from different test rigs and on different scales. A more accurate definition of fretting is offered based on the present approach.     

表面工程技术抗微动损伤的研究现状

总结了工业中抗微动损伤的基本途径，指出了表面工程技术减缓微动损伤的重要作用，并从表面机械强化、扩散处理、表面化学处理、电沉积、热喷涂、气相沉积、高能密度处理和固体润滑涂层等表面工程分支综述了目前的研究现状。介绍了作者在径向和复合微动中的最新研究进展。