两种不同成形工艺下AZ91D镁合金滑动磨损行为研究

采用UMT-2MT摩擦试验机考察了触变成形和传统金属型铸造AZ91D镁合金滑动磨损行为。其摩擦条件是干摩擦往复式、球面一平面接触、与GCr15钢作对偶；研究了载荷和频率对镁合金摩擦磨损性能的影响。分析了其摩擦系数变化和磨痕形貌，并探讨了其磨损机理。研究结果表明，不论何种工艺方法的平均摩擦系数都在0．22～0．40之间，随着频率的增加二者的平均摩擦系数都减小,触变成形的耐磨性比金属型铸造的好；二者的磨损机制相似，在较低载荷下，镁合金的磨损机制为氧化磨损，随着载荷的增大，磨损机制为磨粒磨损、剥层磨损。     

压铸成型AZ91D镁合金摩擦磨损行为研究

以压铸成型AZ91D镁合金为对象,研究了试样硬度与试验载荷对合金摩擦磨损行为的影响,借助电子扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对磨痕面、磨屑的分析,初步探讨了磨损机理。结果表明:压铸成型AZ91D镁合金的充型过程对其摩擦磨损行为的影响明显,型腔端部硬度较高、摩擦系数相对稳定、磨损率较低,中部因存在铸造杂质、初生α相或少量β相等缩松、缩孔缺陷,其摩擦磨损特性相对较差。较低载荷下,因摩擦面与大气充分接触且存在大量的脱落磨粒,其磨损形式为氧化磨损和磨粒磨损的混合机制。随着载荷的增大,摩擦面可观察到唇边及塑性变形迹象,磨屑由小变大并连接成长条,即将脱落的磨屑与磨痕面局部连接处存在微裂纹,磨损机制由磨粒磨损向粘着磨损、熔融磨损逐渐转变。     

NiAl-7.5Cr-2.5Ta-5Co合金的室温摩擦磨损性能

采用往复摩擦磨损试验方法,研究了不同接触变形状态和摩擦热效应下Ni Al-7.5Cr-2.5Ta-5Co合金的磨损性能与机理。结果表明:弹性接触状态下,变形区域的弹性应力松弛所引起的微小移动可破坏形成的金属结点,其摩擦系数较低;塑性接触状态下,合金磨损表面发生粘着-剪切特征,其摩擦系数较高;随着摩擦热效应的增强,合金摩擦表面自生成的Ni和Co的氧化物膜增多,降低了合金的摩擦系数,当P m·V值大于865 350(N/s·mm)时,合金的摩擦系数小于0.3,表现出良好的自润滑特性。     

钢背UHMWPE纤维织物复合材料的摩擦学性能分析

纤维织物增强钢背复合材料因具备优异的力学与摩擦学性能在航空航海等领域备受关注,在无油或少油工况下具有较好的应用前景。使用改性处理的超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维织物作为增强材料,利用环氧树脂热压在不锈钢环上制备UHMWPE纤维织物增强钢背复合材料,研究其与45钢盘在环-环端面干摩擦状态下的摩擦学特性,考察纤维织物层数与摩擦转速对材料摩擦学性能的影响,对磨损前后复合材料厚度及45钢质量进行测取,利用表面轮廓仪与扫描电子显微镜对复合材料及对偶件磨损面进行观察与分析。结果表明,三种织物结构均能改善不锈钢的摩擦磨损特性,其中一层织物结构所表现的综合摩擦特性最好,在试验工况下摩擦因数与磨损率平均降低了77.7%与67.2%,在试验工况下主要发生磨粒磨损;二层与三层织物由于具备下层织物的支撑,故在较高转速下能保持材料自身良好的摩擦学特性,二层织物在试验工况下摩擦因数与磨损率平均降低了71.5%与65.7%,三层织物则为73.1%与60.3%,由于摩擦热量的积聚同时伴有树脂碎屑与破碎纤维的加入,其在高速下主要经历黏着磨损与疲劳磨损。试验表明,织物结构于干摩擦工况下表现出较优的摩擦特性与可靠性,能较好地胜任无油或少油作业。     

超深井钻采工况下钛合金钻杆模拟工况摩擦磨损行为对比研究

钛合金材料由于具有高的比强度,低弹性模量,优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,已经成为深井、超深井及大位移水平井工况环境下钻杆及井下工具的热门候选材料,但超深井钻采工况下钛合金钻杆材料的摩擦磨损性能和磨损机理缺乏研究。本工作在模拟超深井工况通过硬度测试、冲击磨损试验、往复摩擦试验、模拟工况摩擦磨损试验和显微分析手段对3种钛合金钻杆和钢制钻杆的摩擦磨损性能进行对比分析,并对钻采工况下的钛合金钻杆磨损机制进行研究。结果表明,钛合金钻杆耐冲击磨损性能均要低于钢制钻杆材料,特别是在中等频率冲击下钛合金钻杆材料耐冲击磨损的性能最差;在空气中往复磨损试验下,钛合金钻杆的摩擦系数均低于钢钻杆的摩擦系数,当钛合金钻杆与岩石对磨时为典型的磨粒磨损机制、与钢管对磨时为典型的粘着磨损;在模拟工况钻井液条件下,钛合金钻杆的摩擦系数显著低于空气中,而且当钛合金在水基钻井液条件下和岩石摩擦时的摩擦系数最低、耐磨性能最强,这是由于在水基钻井液中更容易形成致密且具有较低摩擦系数的钝化膜所致,建议在使用钛合金钻杆钻井时用水基钻井液,但由于钛合金钻杆在工况下的磨损量仍然大于钢制钻杆,下一步研究应对钛合金钻杆进行表面处理以提高钛...     

一种Cr25系耐热钢的组织及磨损行为研究

采用金相显微(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、万能力学试验机以及摩擦磨损试验等方法,研究了一种Cr25系耐热钢的组织、相结构、力学性能以及在室温、100℃、260℃下的摩擦磨损特性。研究结果表明:该种Cr25系耐热钢由α相和(Fe·Cr)_(23)C_6(KI)型碳化物相组成,其室温抗拉强度高、塑性差,冲击韧度低于6 J/cm2。在室温下,合金的磨损机制为磨粒磨损,随着磨损温度的增加,摩擦热效应增强,合金的磨损机制逐渐转变为磨粒+粘着磨损;摩擦系数由室温下的0.6逐渐降低到100℃下的0.4,到260℃时,其摩擦系数低至0.35,且其未随磨损时间的延长而显著变化;磨损量随磨损温度的增加逐渐降低。     

考虑摩擦升温的铁路列车制动摩擦块高温磨损机制演变∗

铁路列车制动摩擦块的高温磨损对列车制动安全影响显著,现有对于制动摩擦块高温磨损的研究一般通过环境温度控制来模拟制动界面高温条件,而在摩擦生热条件下对制动摩擦块高温磨损机理及演变规律的研究较少。在多模式制动性能试验台上进行摩擦拖曳制动试验,利用显微特征观测仪器、界面几何特征测量设备等,对制动摩擦块的高温磨损机理和演变进行分析探讨。结果表明,在摩擦生热条件下,当制动界面温度从室温上升至460℃时,摩擦块的主要磨损机制依次为磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损。当磨损机制以磨粒磨损为主时,摩擦块表面的缺陷数量多但尺寸小,摩擦因数与常温下接近;当氧化磨损占主导时,形成的氧化膜会提高耐磨性,摩擦块表面损伤较轻。此时,界面接触状态较好,摩擦因数较高,制动性能有所提高;当高温导致摩擦块材料发生软化和塑性流动时,摩擦块接触平台尺寸较大且极为平整,软化的材料充当润滑剂使摩擦因数下降、制动性能降低。同时,塑性流动会造成材料延展性能耗尽和表面材料撕裂,摩擦块表面严重的局部损伤导致接触界面状态较差,磨损机制以黏着磨损为主。在更接近于真实制动工况的条件下进行研究,揭示了摩擦升温过程中铁路列车制动摩擦块高温磨损机制的演变...     

选区激光熔化成形Ti6Al4V合金摩擦磨损性能的各向异性

基于选区激光熔化技术制备了Ti6Al4V钛合金,研究了不同成形表面(XOY、XOZ)和不同载荷(20、40、60、80 N)对Ti6Al4V合金摩擦磨损性能的影响。通过摩擦系数(COF)结合磨损体积损失对不同成形面的摩擦磨损性能进行评估,采用光学显微镜(OM)、三维轮廓测量仪等设备对磨损轨道的形态和磨损机理进行表征。结果表明:相比XOZ面,XOY面在法向载荷为20N时其磨损体积减少了0.27×10-5 mm3,平均摩擦系数更小;而当载荷大于20N时,XOY面的磨损体积和平均摩擦系数均大于XOZ面。磨损轨道犁槽的深度和宽度随着载荷的增加而增加,犁槽呈现出明显的剥落行为,轨道处分布着块状的"粘合剂",发生着粘着磨损和氧化磨损。从摩擦系数、磨损体积、微观形态的角度定量反映出SLM成形Ti6Al4V合金的XOZ面比XOY面具备更优异的摩擦磨损性能,只有在低载荷下XOY面才表现出更加耐磨的特性。     

基于C17200与34CrNiMo6材料的摩擦磨损特性与数值模拟研究

目的 探究干摩擦下载荷与速度对于C17200与34CrNiMo6材料摩擦学特性的影响,以探寻C17200材料作为风力机制动闸片的可行性,开展考虑表面粗糙度和接触压力分布不均因素的磨损深度的数值模拟。方法 以C17200与34CrNiMo6材料组成销–盘摩擦副,基于风力发电机的制动工况,利用试验探究其摩擦学特性与磨损机理。在ABAQUS中建立三维销–盘平面/平面磨损模型,设置不同载荷与速度,基于销–盘摩擦副理论模型与UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格技术,对不同工况下的表面磨损深度进行数值计算,通过试验验证提出的理论模型的合理性。结果 在载荷为3 MPa时,随速度的增加,平均摩擦系数先减小、后增加,速度为125.664 mm/s时,平均摩擦系数取最小值0.575;在速度为62.832 mm/s时,随载荷的增大,平均摩擦系数近似线性增大。载荷为1.5MPa时,平均摩擦系数取最小值0.509。C17200与34CrNiMo6试样的磨损量随速度与载荷的增大而增大,但转速对于磨损量的影响更大。C17200与34CrNiMo6的磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损。C17200材料磨损...     

T6态A356/SiC与Semi-Metallic Pad的干滑动摩擦磨损特性

选用A356／SiC复合材料与Semi—metallic pad材料进行干滑动摩擦磨损试验,并采用SEM、XRD、EDS等手段分析了复合材料的摩擦磨损特点及磨损机制。铝基复合材料与该pad间表现出非常出色的耐摩擦磨损特性,在1m／s的低滑动速度下,即使载荷增加到700N也几乎不发生磨损;载荷不大于500N时,磨损率与滑动速度无关,保持非常小的范围。只有在高载荷、高滑动速度下才会有较为明显的磨损。摩擦系数则随载荷增大产生无规则变化,而随滑动速度的增加而减少,但变化幅度在0．1之内。复合材料耐磨特性好的主要原因是,磨损过程中磨损面上迅速形成以氧化物和石墨为主的润滑膜,减少磨损。高载荷、高滑动速度下磨损的主要特点为,复合材料表层形成塑性流动层,大的塑性流动变形使得较软的铝合金基体沿磨损方向以片状形式挤出,形成特殊的磨屑。而不易变形的SiC颗粒则留在磨损面上形成SiC聚集区,该区域又能在一定程度上减少进一步的磨损。     

高速球铣路径对淬硬钢SKD11表面摩擦特性的影响

通过高速铣削试验与环-块摩擦磨损试验,借助白光干涉仪、超景深三维显微镜、显微硬度计等分析检测设备,研究了走刀路径对淬硬模具钢SKD11表面摩擦特性的影响。结果表明:球铣加工表面摩擦特性具有方向性,当走刀方向与摩擦方向垂直时,摩擦因数最小,磨痕宽度最窄,当二者夹角成45°时,摩擦因数最大,磨痕宽度最宽。球铣走刀路径影响加工表面形貌取向,表面形貌通过改变接触应力和磨屑捕捉能力来影响犁耕效应和黏着效应,进而影响摩擦特性。干摩擦工况下,主要磨损机理是磨粒磨损与氧化磨损,试验15 min后表面微沟槽形貌均已消失;而润滑工况下,表面微沟槽依然清晰,走刀路径与摩擦方向夹角成0°与45°试样表面出现磨粒磨损特征,而夹角成90°试样表面无明显划痕,表明采用该路径进行球铣加工具有较好的减磨效果。     

载荷、时间、温度对GCr15/35GrMo摩擦副摩擦磨损特性的影响

在脂润滑条件下,研究了不同载荷、时间和温度下35Gr Mo试块对GCr15/35Gr Mo摩擦副摩擦磨损性能的影响。结合游梁式抽油机35Gr Mo支撑轴与无内圈滚针轴承的接触工况,分析了载荷对该摩擦副磨损的机理,利用扫描电镜分析了试块磨损后的表面形貌。结果表明:随时间延长,摩擦系数趋于平稳,温度越高,摩擦系数越来越大,载荷在180~205 N时摩擦系数与载荷大小成反比;当超过205 N时,摩擦系数突然增大。这说明存在一个最佳载荷区,在此范围内摩擦系数和磨损率均相对较小。     

球磨机NM500衬板摩擦磨损机理研究

以CGr15材质的磨球和NM500材质的衬板作为研究对象，进行了摩擦磨损试验，研究不同介质和不同磨损工况下衬板与磨球之间的摩擦系数与磨损体积的变化规律。结果表明：压力对摩擦系数和磨损体积的影响占比要多于转速。磨球与衬板间的摩擦系数随载荷W呈现先增大后减小的趋势，在矿粉作为介质时，其摩擦系数达到0.39。磨损体积随施加压力的增大呈现先减小后增大的趋势，矿粉的加入会对试样表面起到缓冲和保护的作用，导致试样表面的摩擦纹理不清晰。     

单晶铜线材载流摩擦磨损行为研究

在经改制过的MS-T3000摩擦磨损试验机上,以黄铜为摩擦副,对热型连铸技术制备的单晶铜进行载流摩擦磨损试验,研究了电流对单晶铜导线载流摩擦磨损行为的影响。结果表明:电流强度对单晶铜干摩擦磨损行为有显著影响。电流在0~15 A范围内,随着电流的增加,摩擦系数与磨损率变化基本一致,呈现先减少后增加的趋势。电流较小时,接触电阻也比较小且较稳定;电流高时,接触电阻比较大,波动剧烈,而且有电弧出现。单晶铜导线在带电条件下的主要磨损形式为磨粒磨损、粘着磨损以及以电化学作用为主的氧化磨损或腐蚀磨损。     

LY12铝合金在雨水中的腐蚀磨损

以球-面接触方式,在300μm振幅下,用UMT摩擦实验机研究了频率以及水介质对LY12铝合金摩擦系数和磨损量的影响,并用动电位法对LY12腐蚀磨损前后进行了电化学测试。结果表明,随着频率的增加,LY12在两种水溶液中的摩擦系数均呈下降趋势,虽然雨水对铝合金具有减摩作用,但LY12在雨水中的腐蚀磨损量始终比在纯水中的高,从而使腐蚀磨损呈正交互作用,LY12在雨水中的腐蚀磨损机制在低频下呈典型的磨粒磨损,高频下则为磨粒磨损伴随腐蚀疲劳。     

热轧钢/热轧钢摩擦副干摩擦高温摩擦行为的研究

用多功能SRV试验机评价了热轧钢/热轧钢摩擦副在干摩擦条件下的高温减摩抗磨性能,并对高温磨损表面进行了分析.结果表明,在试验范围内热轧钢/热轧钢摩擦副的高温摩擦系数随时间的延长呈增长趋势,增长趋势的快慢与试验参数有关,高速时的高温摩擦系数明显低于低速时的高温摩擦系数;大量氧化铁磨屑的产生是造成热轧钢/热轧钢摩擦副高温摩擦系数上下波动的主要原因.试验速度对热轧钢/热轧钢摩擦副的高温磨损机理有很大的影响,在高速（0.32m/s）条件下,高温磨损机理主要是磨粒磨损;而在低速（0.10m/s）条件下,高温磨损机理主要是粘着磨损.     

流变压铸与液态压铸成形镁合金摩擦磨损性能的比较

采用MM-200型磨损试验机,研究了干滑动摩擦条件下液态压铸成形和流变压铸成形镁合金AZ91D的摩擦磨损性能。试验结果表明,在相同试验条件下,流变压铸成形镁合金AZ91D的磨损速率和摩擦系数均比液态压铸成形试样的要高。两种材料的磨损速率和摩擦系数均随着载荷的增大而增大,当载荷增大到250N之后,其磨损质量损失反而降低。随着磨损时间的增加,材料的磨损质量损失成线性比例迅速增加,摩擦系数则基本保持不变。对磨偶件的转速越高,压铸镁合金的磨损质量损失越大,摩擦系数越小。     

一种新型导轮材料高速摩擦磨损性能的研究

使用MMS-1G高速销盘摩擦磨损实验机,以一种正在开发的导轮材料为研究对象,通过自定的试验方案,考察了该材料在不同载荷和不同速度条件下的摩擦磨损性能.结果表明:材料的磨损率随载荷的增加和磨损速度的增大而逐渐增大;摩擦系数随载荷的增加和磨损速度的增大逐渐降低;在试验条件下,磨损机制是磨粒磨损和疲劳磨损,随载荷和磨损速度的增大,磨损机制有从磨粒磨损过渡到疲劳磨损的趋势.     

两种铝合金活塞材料磨损行为研究

对两种铸造铝合金活塞材料的显微组织和不同工况下的磨损行为进行了对比研究。结果表明,两种活塞材料的微观组织均主要为α-Al相和初生硅,少量共晶硅呈针状或短棒状分布在α-Al枝晶晶界。活塞新材料因Fe元素的加入,出现新相Al0.5Fe3Si0.5,且共晶硅含量升高。干摩擦、边界润滑、含硫边界润滑、油润滑工况下两种材料的摩擦系数和磨损率均依次减小。同种磨损工况下,活塞新材料摩擦系数和磨损率更低。随着环境温度升高,干摩擦工况下磨损失效机理,由显微切削为主转变为氧化磨损和显微切削并存。含硫工况下,材料磨损性能明显改善,其磨损面呈现较好的釉质层,起到了明显的减磨作用。     

复合CrTiAlN涂层的摩擦磨损性能及其温度的影响

论文采用物理沉积技术在M2高速钢制备多元复合CrTiAlN涂层。采用发射扫描电子显微镜、能谱仪、激光共聚焦扫描显微镜和球-盘式高温摩擦磨损试验机等分析手段对涂层的摩擦学行为进行研究。研究结果表明,涂层的摩擦系数随环境温度升高呈上升趋势。室温下涂层的摩擦系数约0.24,摩擦系数随时间变化曲线平缓;200℃时,摩擦初期涂层的摩擦系数随时间变化波动剧烈,半小时后进入稳定摩擦阶段,摩擦系数在0.53左右。同时,CrTiAlN涂层的磨损率也随环境温度升高呈上升趋势。高温摩擦时,摩擦随时间变化曲线波动很大,对磨球的受磨损程度也随温度升高而逐渐上升。涂层的磨损机制主要是氧化磨损、粘着磨损和磨粒磨损的共同作用。