Ti6Al4V的微磨粒磨损研究

研究了医用Ti6Al4V合金在蒸馏水中的微磨粒磨损行为,考察了载荷、滑行距离、料浆浓度和转速对微磨粒磨损规律的影响,并对微磨粒磨损机制进行了讨论。结果表明:随载荷、滑行距离和料浆浓度的增加,Ti6Al4V合金的磨损量增加,磨损机制由三体磨损转变为混合磨损。     

Ti6A14V的微磨粒磨损研究

研究了医用Ti6A14V合金在蒸馏水中的微磨粒磨损行为，考察了载荷、滑行距离、料浆浓度和转速对微磨粒磨损规律的影响，并对微磨粒磨损机制进行了讨论。结果表明：随载荷、滑行距离和料浆浓度的增加，Ti6A14V合金的磨损量增加，磨损机制由三体磨损转变为混合磨损。     

高水基液压阀陶瓷摩擦副摩擦学性能研究

为选择适合的高水基乳化液液压阀摩擦副材料,探讨ZrO2与不同结构陶瓷组成的摩擦副在高水基乳化液润滑状态下的摩擦磨损特性。采用摩擦磨损试验机,在不同载荷和滑动速度下,研究在高水基乳化液介质中4种不同陶瓷材料（ZrO2、Al2O3、Si3N4和SiC）分别与ZrO2配副的摩擦学性能,并探讨不同组合陶瓷摩擦副的磨损机制。结果表明：在高水基乳化液中,各陶瓷的摩擦因数均随着滑动速度的增大而降低,其中Al2O3陶瓷的摩擦因数最小;ZrO2、Al2O3和Si3N4陶瓷的摩擦因数受载荷的影响较小,SiC陶瓷的摩擦因数则随着载荷的增大而骤增;各陶瓷的磨损体积都随着速度和载荷的增大而增大,其中Al2O3/ZrO2陶瓷摩擦副的磨损体积最小,其磨损机制以磨粒磨损和微疲劳磨损为主。研究表明,在不同工况下,Al2O3与ZrO2陶瓷配副的摩擦因数和磨损体积均为最低值,更适合作为高水基乳化液液压阀的摩擦副材料。     

浸渍石墨材料在不同法向载荷下的磨损性能研究

研究不同摩擦体系下法向载荷对浸渍石墨的摩擦磨损特性的影响,采用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分别表征摩擦表面磨痕形貌、磨痕轮廓,对浸渍石墨与对偶球（GCr15钢球和Si3N4陶瓷球）的摩擦磨损情况与机制进行评估分析。结果表明：磨损痕迹随着施加载荷的增加而加深加宽,磨损率与法向载荷呈负相关,而摩擦因数、磨损体积则与法向载荷呈正相关;小载荷作用下石墨的磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损,大载荷下则主要表现为黏着磨损、氧化磨损以及疲劳磨损;GCr15/石墨摩擦副相比于Si3N4/石墨摩擦副磨损率较低,在摩擦过程中形成完整、连续性更好的“第三体”转移膜减轻了磨损,对石墨基体起到保护作用。     

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。     

GCr15轴承钢滑动摩擦性能试验

利用往复式摩擦磨损试验机对GCr15钢盘/GCr15钢球和GCr15钢盘/Si3N4陶瓷球进行了不同工况下的滑动摩擦试验,并对其摩擦因数、磨损量和磨痕形貌进行了分析。结果表明:2种摩擦副的摩擦因数均随载荷的增大而减小,磨损率均随时间的增加而降低;干摩擦状态下,前者磨损量较小,而钢盘/陶瓷球摩擦副呈现出摩擦因数小,磨损量较大的特点;脂润滑状态下,接触应力较小时2种摩擦副的摩擦因数相差不大,接触应力较大时钢盘/陶瓷球摩擦副磨损较严重,其钢盘表面出现较明显的疲劳剥落现象。     

GCr15轴承钢滑动摩擦性能试验北大核心

利用往复式摩擦磨损试验机对GCr15钢盘/GCr15钢球和GCr15钢盘/Si3N4陶瓷球进行了不同工况下的滑动摩擦试验,并对其摩擦因数、磨损量和磨痕形貌进行了分析。结果表明:2种摩擦副的摩擦因数均随载荷的增大而减小,磨损率均随时间的增加而降低;干摩擦状态下,前者磨损量较小,而钢盘/陶瓷球摩擦副呈现出摩擦因数小,磨损量较大的特点;脂润滑状态下,接触应力较小时2种摩擦副的摩擦因数相差不大,接触应力较大时钢盘/陶瓷球摩擦副磨损较严重,其钢盘表面出现较明显的疲劳剥落现象。     

Ti-DLC薄膜在水介质中的摩擦学特性

采用非平衡磁控溅射法在Si(100)片和M2工具钢上制备Ti-DLC薄膜。通过X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪和扫描电子显微镜分析薄膜的结构以及微观形貌;利用球-盘摩擦磨损试验机研究不同载荷下Ti-DLC/Si-3N-4对摩副在水中的摩擦学特性。结果表明,Ti-DLC薄膜具有致密的表面结构,含有较多的C-Csp2键;摩擦介质为去离子水时,薄膜的摩擦因数随着载荷的增加先减小后增大,且载荷增加到一定值后,摩擦因数几乎不再变化; 薄膜磨损率随着载荷的增加先升高后降低,而相应的Si3N4小球磨损率却是先减小后增大, 这主要是由于Si3N4在水中易于发生水合反应,促使摩擦接触表面变得非常平滑,从起到降低摩擦因数,在一定程度上减少磨损的作用。     

载荷对MoSi_2/Si_3N_4配对副高温磨损性能的影响

在XP-5高温摩擦磨损试验机上考察了MoSi2/Si3N4配对副在1 000 ℃、0.126 m/s滑动速度以及不同载荷条件下的摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对MoSi2/Si3N4配对副磨损表面进行了分析.结果表明:MoSi2/Si3N4配对副在1 000 ℃高温滑动时,MoSi2的摩擦因数随载荷的增大而降低,其磨损率则呈上升的趋势;随着载荷的增加,MoSi2的磨损机制依次表现为氧化、粘着、研磨和疲劳断裂.Si3N4盘的主要磨损形式为粘着和氧化,氧化增重引起其磨损率为负值.     

干摩擦条件下3Y-TZP/(Mg,Y)-PSZ陶瓷摩擦副的磨损性能的研究

采用销-盘式摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对3Y—TZW(Mg，Y)-PSZ陶瓷摩擦副的磨损性能进行了试验研究。结果表明，3Y-TZP陶瓷的磨损率随着载荷的增加而增大。在低载低速下3Y—TZP陶瓷的主要磨损机制为塑性变形；随着载荷与滑动速度的增加，磨损主要由塑性变形和微断裂造成；在高载高速时，由于对摩偶件(Mg，Y)-PSZ表面的断裂、脱落，形成的磨屑产生磨料磨损对摩擦副表面造成进一步损伤，脆性断裂和磨粒磨损机制是其主要的失效方式。     

钛合金与陶瓷配副干滑动摩擦磨损性能研究

采用摩擦磨损试验机、超景深显微镜和激光共聚焦显微镜,考察不同载荷和速度下不同硬度钛合金盘与陶瓷球配副的摩擦因数、磨损体积和表面形貌,并探讨其磨损机制。通过极差与方差分析发现:摩擦速度对摩擦因数的影响最大,载荷的影响次之,钛合金基体硬度的影响最小;当载荷为2 N,速度为300 r/min,硬度为HV480时,摩擦因数最小。基于正交试验的最优结果,开展控制变量试验,试验结果表明:载荷小于2 N时,钛合金以磨粒磨损为主,载荷为4 N时,钛合金的磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损,载荷为6 N时,钛合金的磨损形式为剥层磨损并伴有严重的氧化现象;摩擦速度50 r/min时,钛合金以磨粒磨损为主,摩擦速度小于100 r/min时,钛合金以磨粒磨损为主,摩擦速度为250 r/min时,钛合金的磨损形式以剥层磨损为主。钛合金的磨损模式在载荷小于2 N时以磨粒磨损为主,在载荷为4N时为磨粒磨损和氧化磨损,在载荷为6 N时为剥层磨损并伴有严重的氧化现象。     

一种磨损数值计算方法的实验分析

使用环块磨损试验机和表面形貌仪,选用不同摩擦副材料和通过控制磨损距离、载荷以及转速等变量,研究磨损率的变化,验证一种基于Archard磨损计算模型的数值计算方法。结果发现:磨损深度随磨损距离的变化由一开始的迅速增加逐渐变慢,最后趋向于稳定增加;摩擦副材料的改变对磨损率大小的影响十分剧烈;磨损率随着载荷的增大而增大,但二者之间不是简单的线性关系;忽略温度变化的影响时,磨损率与磨损速度的大小无关。实验证明,该计算模型对不同材料、不同载荷的磨损量计算结果,均与实际实验所得的磨损量吻合良好,但在磨痕深度较浅时相对误差较大。     

碳化硅陶瓷摩擦磨损性能及摩擦过程中接触应力分析

采用MMW-1A多功能立式摩擦磨损试验机,以全因子设计的方法研究干摩擦条件下,载荷和转速两因素对摩擦因数与磨损量的影响。摩擦因数与磨损量的方差分析结果表明,转速对摩擦因数的影响更为显著,而载荷对Si C磨损量的影响更为显著。结合ABAQUS有限元分析软件对Si C陶瓷与45#钢的摩擦过程进行模拟仿真,得到摩擦过程中接触区域的应力分布,同时还探讨Si C陶瓷的磨损机制。结果表明:Si C陶瓷表面的最大等效应力位于接触区边缘,最大拉应力位于滑动前方,最大压应力位于滑动后方;不同应力下Si C陶瓷表面的磨损机制也不一样,主要表现为黏着磨损、磨粒磨损、犁沟磨损。     

Si3N4陶瓷—白口铸铁在无润滑条件下的磨损性能分析

研究了无润滑条件下Si3N4陶瓷－白口铸铁磨擦副的磨损机理,通过对磨损表面的形貌分析和化学成分测试,发现粘附磨损和疲劳磨损是这一摩擦副磨损的主要形式,通过对试验数据进行回归分析,得知载荷对摩擦副磨损率的影响远大于速度对其的影响。     

Si3N4-hBN陶瓷复合材料与Fe-B合金配副的摩擦学特性研究

利用MMU-5G销-盘式端面磨损试验机考察Si3N4-hBN陶瓷复合材料与Fe-B合金配副分别在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,分别采用扫描电子显微镜( SEM)、激光扫描显微镜(LSM)、X光电子能谱(XPS)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)分析摩擦面及磨屑的形貌与物质组成.结果表明,hBN的加入未能有效地改善Si3N4-hBN/Fe-B合金摩擦副的摩擦学性能,干摩擦条件下,Si3N4-hBN摩擦表面微凸体与Fe-B合金中的硬质相Fe2B发生碰撞而导致脆性断裂和剥落,发生磨粒磨损,摩擦因数均高于0.9,磨损率均高于10-5 mm3/ (N·m)数量级;水润滑条件下,由于水流带走了磨屑,避免磨粒磨损的发生,为Si3N4-hBN摩擦表面发生化学抛光提供条件,化学抛光使销、盘试样的摩擦表面变得光滑,从而获得较为优异的摩擦学性能.     

TiB2-TiN-Ni-Csf陶瓷刀具与316L奥氏体不锈钢间的干摩擦磨损性能研究

研究了TiB_2-TiN-Ni-C_(sf)(TTNC)陶瓷刀具材料与316L奥氏体不锈钢间的摩擦磨损性能,结果表明:当载荷为65N时,随着滑动速度从6m/min增大到15m/min,对磨材料间的摩擦系数和TTNC陶瓷刀具材料的磨损率逐渐减小;当滑动速度为15m/min时,载荷由55N增加到60N时,对磨材料间的摩擦系数和TTNC陶瓷刀具材料的磨损率增加缓慢;当载荷由60N增加到70N时,摩擦系数与磨损率急剧增加。磨损后的TTNC陶瓷刀具材料表面留有犁沟、片层结构、凹坑以及撕裂面,TTNC陶瓷刀具材料的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

Si_3N_4陶瓷-白口铸铁在无润滑条件下的磨损性能分析

研究了无润滑条件下 Si3N4陶瓷 -白口铸铁磨擦副的磨损机理。通过对磨损表面的形貌分析和化学成分测试 ,发现粘附磨损和疲劳磨损是这一摩擦副磨损的主要形式 ;通过对试验数据进行回归分析 ,得知载荷对摩擦副磨损率的影响远大于速度对其的影响     

不同环境介质下氧化铝陶瓷与耐蚀金属摩擦磨损行为

为优选海水淡化高压泵关键零部件耐磨性能材料,以Al_2O_3陶瓷与TC4钛合金、316不锈钢、2205双相不锈钢组成的配对摩擦副作为研究对象,利用立式万能摩擦磨损试验机开展干摩擦、纯水及海水3种环境介质下配对材料的摩擦磨损试验,定量得到各摩擦副摩擦因数、磨损量,并对摩擦试样的表面形貌进行分析;采用正交试验法分析载荷、转速、环境介质对摩擦因数和磨损量的影响规律。结果表明:在相同的条件下,TC4钛合金与陶瓷配副摩擦因数较小,2205双相不锈钢与陶瓷配副磨损量较小;环境介质对摩擦因数影响较大,载荷对磨损量的影响较大;海水环境下2205双相不锈钢和316不锈钢磨痕较浅,磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损的交互作用。     

WC-Al2O3复合材料与Si3N4陶瓷和YG6硬质合金配副时的摩擦磨损行为

采用真空热压烧结技术制备了WC-15%Al_2O_3(质量分数)复合材料,分别以Si_3N_4陶瓷和YG6硬质合金为配副,在载荷40,80N下进行了干滑动摩擦磨损试验,研究了复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:与Si_3N_4陶瓷配副时复合材料的摩擦因数较高且波动较大,与YG6硬质合金配副时摩擦因数较低且相对稳定;与Si_3N_4陶瓷配副时,复合材料的磨损率在较低载荷下高于与YG6硬质合金配副时的,在较高载荷下则低于与YG6硬质合金配副时的;在载荷40,80N下,复合材料的磨损机制均主要为疲劳磨损,伴随着微裂纹、脆性断裂和晶粒拔出等特征。     

含稀土耐热镁合金的摩擦学行为研究

研究了含稀土耐热镁合金在室温和150 ℃时的显微组织、力学和摩擦学性能,并探讨了其在高温的摩擦学机制.研究表明:耐热合金主要由基体(α-Mg)相和第二相(Al11Ce3、Mg17Al12、Al10Ce2Mn7和MgO相)组成,其在150 ℃时除延伸率有所增加外,抗拉强度和屈服强度均较室温时显著下降.耐热镁合金的摩擦因数随载荷增大而减小,滑行速度和滑行距离对摩擦因数的影响不大;磨损率随着载荷和滑行距离的增加而增大,但随滑行速度的增加而减小;且耐热镁合金在150 ℃的摩擦学性能优于其室温摩擦学性能.随着载荷变化,磨损机制发生变化,低载荷时表现为氧化磨损和磨粒磨损,中等载荷时表现为磨粒磨损和轻微剥层磨损,较高载荷时表现为剥层磨损.