原位合成Al2O3增强铝基复合材料的摩擦磨损性能

通过采用粉末冶金和原位合成技术相结合的近净成形技术制备Al-5％Si-Al2O3复合材料,并运用M一2000摩擦磨损试验机对该复合材料的摩擦磨损性能进行研究。通过单一变量比较法分析载荷和滑动速度对Al-5％Si-Al2O3复合材料摩擦磨损性能的影响,同时对长时间连续磨损下该材料的摩擦性能进行研究。通过扫描电子显微镜对Al-5％Si-Al2O3复合材料的磨损表面进行观察,并分析其磨损机制。结果表明,随着载荷的增大,试样的磨损量和摩擦因数均增加;随着滑动速度的增大,试样表面的升温使得产生氧化层的速率增加,试样的磨损量和摩擦因数均减少。在长时间的连续磨损过程中,由于初始时发生粘着磨损,试样的摩擦因数随着滑动距离的增大而增大。然后,试样表面氧化层的形成和破坏趋于动态平衡,试样表面相对稳定,其摩擦因数也随之趋于平稳。铝基复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。     

基于地质条件的盾构机刀盘耐磨条磨损机制实验研究

为了了解盾构机刀盘耐磨条在地质条件下的磨损机制,通过模拟砂层和岩石两种状态下的磨损实验,探明压力、速度和摩擦的关系,并通过耐磨条摩擦面微观形貌了解磨损机制。实验结果显示:摩擦力随压力增大而增大,速度对摩擦力影响不大;摩擦因数随速度增大而增加,但和压力关系不明显,而且摩擦因数随时间增加有减小趋势;耐磨条在砂层磨损不明显,磨损机制是连续磨损和轻微的二体颗粒磨损;耐磨条在岩石层磨损激烈,磨损机制主要是连续磨损和疲劳磨损,其次是颗粒磨损。实验结果和工程实际相符合。     

硅含量对喷射沉积SiC_p/Al-Si功能梯度复合材料摩擦磨损性能的影响

对喷射沉积技术制备的不同硅含量铝基功能梯度复合材料进行室温摩擦学性能研究。结果表明:当硅含量分别为7%、17%和20%时,SiCp/Al-Si功能梯度复合材料的摩擦因数随载荷或滑动速度(转速)的增加而减小;随着SiC颗粒含量的增加,摩擦因数呈增大趋势;随基体硅含量增加,摩擦因数越稳定。在转速300~500 r/min、700~900 r/min和载荷10~30 N、40~50 N时,磨损率随转速、载荷的增加而升高,随SiC颗粒含量的增加而降低,梯度变化明显;在转速500~700 r/min和载荷30~40 N时,随转速、载荷的增加,磨损率反而减小;随基体硅含量的增加,磨损率呈降低趋势,材料在摩擦过程中生成的机械混合层(MML)厚度呈减小趋势。     

填料粒度对汽车制动摩擦材料性能的影响

目的研究填料粒度对树脂基汽车制动摩擦材料性能的影响。方法选取硅酸锆、氧化铝、石墨和蛭石作为填料,树脂基摩擦材料采用热压成型法制成,在X-DM摩擦试验机上进行摩擦磨损试验。采用正交试验法,对填料粒度不同的树脂基摩擦材料的摩擦因数标准差和高温磨损率进行极差分析,以获得填料粒度组合最佳的摩擦材料配方。采用扫描电子显微镜对该材料和未经过粒度优化材料在不同温度下的磨损表面形貌进行对比分析。结果随着硅酸锆和氧化铝颗粒尺寸的增大,摩擦因数和高温磨损率均增大,但硅酸锆和氧化铝颗粒尺寸过大或过小都会造成摩擦因数的稳定性变差;石墨粒度变化对摩擦因数的稳定性影响不大,随着石墨颗粒尺寸的增大,高温磨损率减小;随着蛭石颗粒尺寸的增大,摩擦因数的稳定性变差,且高温磨损率增大。结论硅酸锆和氧化铝粒度在320~400目之间,石墨粒度在100~200目之间,蛭石颗粒尺寸小于80目为最佳的粒度组合,制成的摩擦材料的摩擦磨损性能最佳,试样的摩擦因数稳定,高温磨损率较低,抗热衰退性能好。     

法向载荷和速度对β-HMX晶体纳米划痕性能的影响

目的 揭示β-HMX晶体在微观尺度下的摩擦和磨损特性。方法 对β-HMX晶体进行镶样抛光,并使用圆锥形金刚石探针在纳米划痕仪上进行定载划痕试验,获得β-HMX晶体在不同法向载荷和滑动速度下的划入深度、残余深度和摩擦因数,再通过光学显微镜表征晶体的表面损伤形貌。结果 当法向载荷从0.5 mN增加到3.5 mN,β-HMX晶体表面摩擦因数约增大2倍,划入深度和残余深度也明显增加,晶体表面发生从弹性变形到塑性变形再到脆性去除3个阶段。当滑动速度从5 μm/s逐渐增加到100 μm/s时,β-HMX晶体表面的摩擦因数减小约17%,划入深度和残余深度缓慢降低,晶体表面损伤形貌无明显区别。结论 β-HMX晶体的摩擦因数随法向载荷的增加而增大,随滑动速度的增加而减小,且黏着摩擦因数大于犁沟摩擦因数。随着法向载荷的增加,划痕的划入深度和残余深度增加,弹性恢复率减小。随着滑动速度的增加,划痕的划入深度和残余深度减小,弹性恢复率增加。另外,随着法向载荷的增加,晶体的损伤形式经历从弹塑性变形到脆性破坏的转变,而随着滑动速度的增加,损伤情况变化不明显,表面损伤机制表现为机械性损伤与去除。     

基于数据驱动的非球形散体颗粒休止角智能建模方法

针对离散单元法(DEM)仿真非球形散体颗粒休止角计算量大、耗时长的问题,本文基于DEM历史仿真数据,采用数据驱动的智能建模方法—BP、RBF神经网络建立非球形散体颗粒的休止角模型,并与传统克里金回归方法进行比较。结果表明,智能模型的运算速度相比DEM计算速度有很大提升;智能模型相比传统克里金回归模型具有更佳的预测性能,其中BP神经网络模型综合性能最优。最后,采用BP神经网络模型分析颗粒形状及摩擦因数对休止角的影响,发现休止角随颗粒形状变量、摩擦因数的增加都呈现增大的趋势,与现有研究结果一致,进一步证明了智能模型进行休止角预测的可靠性。     

采油液力马达转子表面织构参数对其摩擦副摩擦学性能的影响

目的研究微沟槽织构对采油液力马达定转子配副表面摩擦学性能的影响,为减小液力马达螺旋副的摩擦阻力矩,从而解决大庆油田某型号液力驱动螺杆泵采油系统停机后启动困难的问题提供设计方向。方法根据螺杆马达螺旋副,建立金属-橡胶平板往复摩擦模型,在金属试件表面加工出不同织构角度和深度的矩形微沟槽,采用正交试验方法,研究不同织构参数对液力马达螺旋副摩擦性能的影响规律,最后再对比分析橡胶试件摩擦磨损试验前后的表面形貌,以掌握织构存在对橡胶定子使用寿命的影响规律。结果织构角度一定时,除90-5号试件以外,其余各组试件的摩擦因数表现出随织构深度的增加而增加的现象。织构深度一定时,各组试件的摩擦因数随织构角度的增大而表现出先增大后减小的现象。织构角度是摩擦因数的主要影响因素。相同试验条件下,0—5号试件的摩擦因数比未织构试件降低了20.2%。结论在液力马达定转子这种金属-橡胶接触对中,织构的减摩机理主要是通过微沟槽输送润滑介质,改善润滑条件。织构参数设计合理的试样,在不缩减液力马达使用寿命的条件下可以有效减小摩擦副的摩擦因数,有利于液力驱动螺杆泵采油系统顺利启动。     

Inconel 625大型厚壁管挤压动态再结晶演化规律仿真（英文）

基于DEFORM-2D有限元平台,建立能准确预测Inconel 625大型厚壁管挤压过程宏、微观变形行为的有限元模型。揭示关键挤压参数对挤压管动态再结晶平均晶粒尺寸及晶粒分布均匀性的影响规律。研究结果表明,随着坯料初始温度、挤压速度和摩擦因数的增加,管材晶粒分布均匀性呈先增加后降低的趋势;增大挤压比能提高管材组织均匀性;随着坯料初始温度的升高,管材平均晶粒尺寸呈先减小后增大的趋势;挤压比的增大能显著减小管材平均晶粒尺寸;挤压速度和摩擦因数对管材平均晶粒尺寸的影响不明显。     

阿拉尔耕地沙土与65Mn摩擦行为的研究

目的 探究阿拉尔耕地沙土与65Mn的摩擦学行为,为高速犁结构设计、优化和材料选择提供理论基础。方法 采用摩擦磨损试验机,选择土壤含水率、平均粒径、载荷、转速和摩擦时间等5个参数进行单因素多水平试验,研究沙土对65Mn的摩擦行为,并对各因素水平下金属磨损形貌进行分析。结果 随着含水率的增加,土壤黏附力和润滑水膜的厚度增大,摩擦因数减小,磨损量呈二阶抛物线规律;随着平均粒径的增加,微观接触面积减小,摩擦因数、磨损量与粒径呈负相关;随着载荷的增加,磨料挤压嵌入金属表面,使得微观切削量增加,摩擦因数呈小幅上升趋势,磨损量呈大幅上升趋势;随着转速的增加,摩擦因数、磨损量变化较缓和;随着摩擦时间的增加,因热量的累积,摩擦因数和磨损量呈上升趋势,土壤与金属的摩擦逐渐演变为土壤之间的摩擦。分析磨损形貌发现,65Mn金属磨损表面始终伴随着磨料磨损造成的犁沟、疲劳和剥落,还发现了腐蚀磨损造成的裂纹,表面金属材料被腐蚀成金属盐结晶体,2种形式的磨损交互影响,加剧了65Mn的磨损。结论 方差分析表明,与土壤含水率、载荷、转速相比,平均粒径和摩擦时间对沙土与65Mn的摩擦因数的影响较大,平均粒径对65Mn的磨损的影响最大。     

45钢表面制备V形凹槽及其摩擦学特性

采用声光调Q固体Nd:YAG激光器在45钢试样表面制备了V形凹槽织构,利用UMT2的销盘式摩擦方式考察了V形凹槽的几何参数对表面摩擦性能的影响。结果表明： 45钢表面制备的V形凹槽织构,在油润滑条件下能有效减小表面的摩擦因数;特别是在载荷较低、速度较大的工况下,织构面的平均摩擦因数最大可比未织构面减小64%。在试验范围内,平均摩擦因数普遍随着V形凹槽角度的增加而减小,随着边长的增大而减小,存在最优的横向和横向槽间距使得平均摩擦因数达到最小。     

陶瓷颗粒含量对Cr-Al_2O_3复合镀活塞环摩擦磨损性能的影响

为了研究陶瓷颗粒含量对Cr-Al_2O_3复合镀活塞环摩擦磨损性能的影响,采用镀铬活塞环和4种Al_2O_3陶瓷颗粒含量不同的Cr-Al_2O_3活塞环与CuNiCr合金铸铁缸套组成配对副,对其进行摩擦磨损试验,对比各配对副摩擦因数及磨损量。结果表明,镀铬活塞环-缸套配对副摩擦因数较大,约为其它4种含Al_2O_3陶瓷颗粒的Cr-Al_2O_3活塞环-缸套配对副的1.2倍,磨损也比其它4种配对副严重,摩擦副的表面均已经发生严重的粘着磨损现象;其它4种含陶瓷颗粒的Cr-Al_2O_3活塞环-缸套配对副的摩擦因数相近,缸套的磨损量也相近,活塞环的磨损量随着陶瓷含量的增加而先减小后增加。陶瓷颗粒的镶嵌提高了活塞环的耐磨性能,陶瓷含量过少,活塞环表面承载能力不足;陶瓷颗粒含量过多,陶瓷颗粒易脱落,这些都会增大活塞环的磨损量。     

载荷对外加颗粒双金属复合材料摩擦性能的影响

采用外加高碳铬铁颗粒法和离心复合铸造法制备了高铬铸铁/球铁双金属复合材料,并借助MMS-1G高速销盘摩擦磨损试验机、光学显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了表面耐磨层的微观组织和在不同载荷下的摩擦性能。结果表明,表面耐磨层的微观组织为回火马氏体+Cr7C3+残余奥氏体+少量Cr23C6和Cr3C;在40m/s摩擦速度下,随着载荷的不断增加,摩擦因数呈下降趋势,磨损率几乎呈线性增加;磨损机制主要表现为磨粒磨损、氧化磨损和粘着磨损。     

不同制动速度下炭布叠层炭/炭复合材料的摩擦磨损行为及机理

用模拟刹车制动的方法探讨了一种炭纤维布叠层炭 /炭复合材料在不同制动速度下的摩擦磨损行为 ,并用扫描电子显微镜对摩擦表面进行了观察和分析。研究结果表明 :在 5m/s的制动速度下 ,该种材料表现出低的摩擦因数 ,但随制动速度升高至 2 0m/s时 ,摩擦因数迅速升高至最大值 0 .4 0 ;当制动速度增大到 2 8m/s或 30m/s时 ,摩擦因数仅略降低至 0 .35 ,该材料表现出优良的高速高能摩擦性能。另一方面 ,制动速度升高至 2 0m/s时 ,即摩擦因数最大时 ,磨损才变得明显 ,而且随制动速度的继续升高 ,磨损呈直线增大。表面显微组织观察表明 ,在较低制动速度下 ,在摩擦表面产生了薄膜 ,对应摩擦因数较低 ,磨损小 ;在 2 0～ 2 5m/s制动速度下 ,摩擦表面形成较厚的表面膜层 ,对应摩擦因数高 ,磨损大 ;在 2 8～ 30m/s制动速度下 ,剧烈的摩擦剪切和氧化作用使摩擦表面严重破坏 ,表面基质炭氧化严重 ,纤维则被拉断或拔出     

Cu颗粒和条纹表面织构的协同作用对摩擦副摩擦磨损性能的影响

利用电加工的方法在45钢表面制备了宽度为15μm,深度为30 μm的条纹织构,在SRV往复式摩擦磨损试验机上对具有不同织构面积率的试样进行了摩擦磨损性能试验,分别考察了在纯液体石蜡和添加Cu颗粒液体石蜡润滑条件下摩擦副的摩擦因数和磨损情况,并结合扫描电镜观察和能谱分析研究了表面织构与Cu颗粒协同作用对摩擦磨损行为的影响.结果表明:在摩擦过程中,Cu颗粒能够改善摩擦磨损性能,而条纹织构的存在一方面增大了摩擦,但同时也起到了容纳磨屑的作用.条纹织构对摩擦因数的影响和织构面积率以及施加的载荷有关.在较大载荷下,二者的协同作用能有效的降低摩擦因数.在实验初期,添加0.2%Cu颗粒液体石蜡润滑条件下,当载荷为300 N时,织构面积率为15%的表面平均摩擦因数比原始表面降低约13.5%;而当载荷为500 N时,织构面积率为30%的表面的平均摩擦因数比原始表面降低约11.8%.     

热处理工艺对NiCrMoV钢微观组织和耐磨性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜研究了淬火温度(850~1050℃)+600℃回火对NiCrMoV钢组织的影响及其在不同载荷、滑动速度下的耐磨性能。结果表明:热处理后室温组织为铁素体和回火索氏体;硬度随淬火加热温度升高呈先增加后降低的趋势,900℃时达到最大,为41.2 HRC;保持滑动速度30 mm/s,磨损量随载荷增加呈先降后增,摩擦因数随载荷增加呈先减小后增大,900℃淬火样最小;固定载荷100 N,磨损量和摩擦因数随滑动速度增加呈先增后降低,淬火温度950℃时最小;当载荷200 N时,摩擦因数差异最小,在0.44~0.46内波动。低载荷或低速以磨粒磨损为主,高载荷或高速以磨损为主,粘着和磨粒磨损为辅的混合机制。     

7075铝合金温成形过程中摩擦规律研究及有限元仿真分析

采用自主设计的高温摩擦试验机,研究了7075铝合金在边界润滑条件下的摩擦规律,建立不同温度下的变摩擦因数模型,并分析了各温度下的摩擦形貌,通过Abaqus有限元仿真和实际冲压验证变摩擦因数模型的准确性。研究结果表明:在边界润滑条件下,试验温度从100℃升高至300℃时,摩擦因数随着试验温度的增大而升高;在100～200℃时,摩擦因数相对稳定;在200～300℃时,摩擦因数随着滑动时间的增加,先增大后减小然后趋于稳定;在300℃时, 7075铝合金表面犁沟的磨损效果显著;当采用变摩擦因数模型时,铝合金的模拟成形效果更能接近实际的成形效果,有效提高了软件的模拟精度。     

稀土改性树脂基制动材料在不同工况下的摩擦学性能

基于不同工况下,研究稀土改性对陶瓷纤维增强树脂基制动材料的摩擦学性能的影响。研究结果表明,稀土的加入可有效提高制动材料在不同工况下的摩擦磨损性能;稀土改性试样在干摩擦条件下,摩擦因数大体上随着载荷的增加而减小,随速度的增加而增大,试样磨损量随着载荷与速度的增加而增大;水润滑情况下,摩擦因数随速度与载荷变化规律大体与干摩擦条件下相反,而试样磨损量随着载荷与速度变化不明显;稀土的加入可提高制动材料在雨涉水情况下的制动稳定性;随着工况条件的变化,磨损形式的主次会变化不同,一种磨损发生后往往诱发其他形式的磨损,进而影响制动材料的摩擦磨损性能。     

磁流体极性对钛合金表面织构的摩擦学性能研究

目的 研究磁流体的极性对钛合金光滑表面和织构表面摩擦学性能的影响。方法 以水基磁流体、煤油基磁流体、去离子水和煤油为润滑剂,在UMT?3摩擦磨损试验机上分别进行钛合金光滑表面和织构表面的摩擦磨损实验,得到极性不同的磁性颗粒对不同表面的摩擦因数、磨损量和磨损形貌的影响规律。结果 在光滑钛合金表面,极性磁性颗粒使得摩擦因数下降了8.42%,磨痕宽度下降了8.47%,磨损方式由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为轻微的磨粒磨损。非极性磁性颗粒使得摩擦因数上升了33.94%,磨痕宽度上升了42.20%,磨损方式由轻微的黏着磨损转变为严重的磨粒磨损。在织构表面,极性磁性颗粒的减摩作用进一步增强,而非极性磁性颗粒并没有明显的减摩作用。结论 采用不同极性磁流体润滑时,极性磁性颗粒更容易吸附在钛合金表面,从而增加油膜的厚度和刚度,减小其摩擦因数。     

摩擦速度和加载载荷对时效态Al-Sn-Cu合金摩擦磨损性能的影响（英文）

研究在油润滑状态下摩擦速度和加载载荷对时效态Al-Sn-Cu合金摩擦磨损性能的影响。结果表明:由于峰时效合金较欠时效和过时效合金具有最佳的强度-塑性配比和更高的硬度,因此峰时效合金表现出最优的摩擦磨损性能。摩擦速度和加载载荷对合金磨损率和摩擦因数具有显著影响。随着摩擦速度的增大,磨损表面的润滑膜和Sn相更为均匀,合金的磨损率和摩擦因数均降低;然而随着加载载荷的增加,均匀的润滑膜和Sn相被严重破坏,合金磨损率急剧上升。Sn相和包括中间润滑层、摩擦氧化层的润滑膜是影响Al-Sn-Cu合金摩擦磨损性能的决定性因素。     

高体积分数SiCp/Al复合材料超声辅助划切微观去除机理

目的 揭示高体积分数SiC_p/Al复合材料在超声辅助加工条件下的材料去除机理。方法 采用SiC_p/Al复合材料的超声辅助划切试验,探究划切参数变化对超声振幅、划切力及摩擦因数的影响规律,并通过扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对划痕表面微观形貌进行观察,分析单点金刚石磨粒工具超声辅助划切材料去除的特点。结果 随着划切深度从0.01 mm增加到0.05 mm,电流值逐渐降低,电流值变化量从12 mA增加到25m A,超声振幅逐渐衰减,金刚石压头的轴向冲击作用减弱。划切深度和划切速度的增加使切向挤压切削作用增强,划切力和摩擦因数增大。在材料去除过程中,碳化硅颗粒存在破碎成小颗粒、剪切断裂破碎和拔出等多种去除形式,铝基体出现明显的塑性流动和涂覆现象,并形成切削沟槽外侧堆积。结论 当切削深度和进给速度较小时,材料去除主要是在轴向的高频振动冲击作用下完成,材料表面加工质量较好;当切削深度和进给速度逐渐增大时,材料去除是在轴向冲击破碎和切向挤压切削共同作用下完成,材料表面加工质量逐渐降低。