GCr15轴承钢的复合微动磨损行为研究

对GCr15轴承钢球/平面接触方式,在倾角分别为30°和45°进行复合微动磨损试验。分析了该微动接触条件下的动力学特性;利用光学显微镜、轮廓仪和扫描电子显微镜对磨痕进行了分析,根据复合微动运行的三个阶段,提出了GCr15钢的复合微动磨损的物理模型。     

纯钛在去离子水和生理盐水中的复合微动腐蚀特性

在高精度液压式微动试验机上,采用球/平面接触方式,进行了纯钛(TA2/TA2)在干态、去离子水和生理盐水中的切向与径向复合微动试验.在动力学分析的同时,结合光学显微镜和扫描电镜(SEM)对磨痕进行了分析研究.结果表明:在去离子水和生理盐水中,复合微动载荷-位移曲线呈现准梯形和椭圆形2阶段特征;相同载荷条件下,2种介质中微动腐蚀的材料损失小于干态;生理盐水中摩擦耗散能比去离子水中大.在2种介质条件下,TA2的复合微动磨损表现为腐蚀磨损、磨粒磨损和剥层共同作用的机制.     

30CrNiMo8合金钢的弯曲微动疲劳特性

在不同弯曲载荷水平下,对30CrNiMo8合金钢进行了系统的弯曲微动疲劳试验,建立了其微动疲劳S-N曲线,讨论了其弯曲微动疲劳特性及相关规律。结果表明:30CrNiMo8钢弯曲微动疲劳的S-N曲线明显不同于常规疲劳的,呈现"C"曲线特征;随着弯曲载荷的增加,微动依次运行于部分滑移区、混合区和滑移区;在混合区,裂纹最易萌生且微动疲劳寿命最短;微动损伤区的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层;弯曲微动疲劳裂纹的扩展表现为三个不同的阶段,第一阶段裂纹斜向扩展,以接触应力控制为主,第二阶段裂纹转向,受接触应力和弯曲应力共同控制,第三阶段裂纹扩展方向变为垂直方向,以弯曲应力控制为主。     

镀银铜材料在大电流条件下的载流微动磨损特性

利用化学电镀方法在T2紫铜管表面镀银制备镀银铜试样,采用自主研制的切向微动磨损试验设备在圆柱/圆柱的正交点接触模式下进行室温载流切向微动磨损试验,探究了镀银铜试样在5 A电流以及不同法向载荷(5,10,15 N)和位移幅值(30,50,70,100μm)下的载流微动磨损行为及其磨损机制。结果表明：随着位移幅值的增加,镀银铜试样的载流微动磨损程度加剧,随着循环次数的增加,不同位移幅值下的摩擦因数整体呈先减小后增大最后趋于稳定的趋势,而接触电阻呈相反趋势,不同位移幅值下稳定阶段的摩擦因数相差不大;随着载荷的增加,载流微动磨损程度先变大后变小,当载荷为10 N时,磨损程度最大,此时有效接触面积较大,接触电阻较低;随着载荷的增加,稳定阶段的摩擦因数增大。镀银铜试样在磨损初期的磨损机制主要黏着磨损和氧化磨损,在磨损后期主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层,且随着循环次数的增加,氧化磨损程度加剧。     

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。     

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。     

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。     

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。     

2.25Cr1Mo传热管切向微动磨损性能研究

钠冷快堆换热器中的冷却剂与构件之间的流致振动会导致传热管发生微动磨损。以钠冷快堆换热器传热管候选材料2.25Cr1Mo钢为研究对象，研究其在不同法向载荷(10、20、30 N)下的切向微动磨损行为和损伤演变规律；采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及EDS对磨痕的形貌及摩擦化学反应进行分析；通过白光干涉仪获得传热管的磨损量。结果表明：随着法向载荷的增加，2.25Cr1Mo钢的微动模式由完全滑移转变为部分滑移，摩擦因数、磨损体积随着法向载荷的增加先增加后减小；当载荷为10～20 N时，2.25Cr1Mo钢的主要磨损机制为磨粒磨损、分层剥落以及氧化磨损，当载荷为30 N时，主要磨损机制为黏着磨损、塑性变形和氧化磨损。     

不同润滑介质下GCr15/45#钢摩擦磨损特性的研究

利用DELTALAB-NENEDS20型高精度液压式微动试验机在干摩擦、水润滑和油润滑等条件下，对GCr15／45#钢进行了微动磨损实验，研究了润滑条件对GCr15／45#钢对摩时的摩擦学性能的影响，并利用激光共焦显微镜对45#钢的磨损表面进行了观察和分析。结果表明润滑介质可以降低摩擦副摩擦因数和45#钢的磨损量；材料的磨损机制也随着润滑条件的不同发生了相应的变化。     

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。     

An experimental investigation on composite fretting mode

An apparatus for composite fretting tests on a steel ball opposite to the inclined steel flat with different inclined angles (60° and 45°) have been carried out. During the tests, the maximum imposed loads were varied from 200 N to 400 N and 800 N at a constant loading speed of 12 mm/min. Dynamic analysis in combination with microscopic examinations through optical microscopy, profilometery, and SEM have been performed. Composite fretting behaviour has been analyzed and compared with the conventional fretting.     

微动图和能量的方法在微动研究中的应用

介绍了微动的两种研究方法：微动图和能量的方法。归纳了微动图的组成、分类、作法及其在减轻微动损伤方面的作用。讨论了能量的方法在微动摩擦学研究中的应用，包括微动磨损体积与摩擦过程中释放的总能量的关系及能量分布在解释微动实验现象中的成功运用。最后指出微动摩擦学的研究仍然面临巨大挑战。     

基于双重扩展自适应卡尔曼滤波的汽车状态和参数估计

准确实时地获取行驶过程中的状态信息是汽车动态控制系统研究的关键,为此提出了一种新的汽车状态估计器。建立了包含不准确模型参数和未知时变统计特性噪声的非线性汽车动力学模型,针对该非线性系统提出一种双重扩展自适应卡尔曼滤波算法（DEAKF）。该算法采用两个卡尔曼滤波器并行运算,状态估计和参数估计互相更新,同时将带遗忘因子的噪声统计估值器嵌入到状态校正过程和参数校正过程之间,以解决系统的噪声时变问题。基于ADAMS的虚拟试验和实车试验结果表明,该算法的状态估计精度高于EKF方法和DEKF方法的状态估计精度,同时具有良好的模型参数校正能力,对汽车动态控制系统中估计器的设计具有理论指导意义。
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On the mechanisms of various fretting wear modes

According to relative motion directions for a ball-on-flat contact, there are four fundamental fretting wear modes, e.g., tangential, radial, torsional and rotational modes. In this paper, the mechanisms of these four fundamental fretting wear modes, particularly for the later three modes, have been reviewed from results obtained by the authors in combination with results from literature. Some general features have been reported. Differences both in running and degradation behavior have been discussed in detail. Results showed that some similar laws for three fretting regimes (partial slip regime, mixed regime and slip regime), fretting maps (running condition fretting map and material response fretting map), wear and cracking mechanisms obtained from the classic mode (i.e. tangential fretting) were also identified and useful to characterize the other modes. Nevertheless, the occurrence of relative slip for the radial fretting, the formation of mixed regime for the torsional fretting, the evolution of surface morphology for the rotational fretting were quite different compared to that of the classical fretting mode.     

微动疲劳寿命预测方法的探讨

进行激动疲劳和普通疲劳的对比分析，找出它们的差异和共性。根据已有的研究成果，本文提出根据微动作用确定疲劳裂纹萌生和扩展点的位置，在该位置用普通的疲劳理论和计算方法计算微动疲劳寿命的方法。该方法具有一定的准确性，可用来进行微动疲劳寿命的初步估算。     

Development of a test device for the evaluation of fretting in point contact

Fretting wear and fatigue may occur between any two contacting surfaces, wherever short‐amplitude reciprocating sliding is present for a large number of cycles. A test device has been developed for the evaluation of fretting fatigue and wear in partial and gross slip conditions. Three similar sphere‐on‐plane contacts run at the same time. Normal force, tangential force or displacement amplitude and constant bulk stress can be controlled and measured separately. Reciprocating tangential displacement is produced with rotational motion, the amplitude and frequency of which can be adjusted and controlled accurately by an electric shaker. The number of load cycles for crack initiation and growth is determined with strain‐gauge measurements near the fretting point of contact. The contact surfaces are measured with 3D optical profilometer before fretting measurements to determine actual contact geometry. The measurements were done with quenched and tempered steel. The initial results indicate that cracks are mostly formed in partial slip conditions, whereas fretting wear is more heavily involved in gross slip conditions. The initiation of a crack occurs near the edge of the contact in the slip direction, where the calculated cracking risk has its maximum value in partial slip conditions. The number of cracks increases as the displacement amplitude, i.e. friction force, increases in partial slip conditions. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

超高压压缩机填料盘的微动磨损

对茂名乙烯超高压压缩机的填料盘异常磨损和开裂进行分析和计算,发现填料盘的磨损是由于填料盘在工作时有微动磨损而引起的,并且造成填料盘微动疲劳,形成微动疲劳裂纹。