不同滑滚比下轮轨材料损伤行为

在MMS-2A滚滑试验机上采用法向载荷120N(模拟轴重16t),转速500r/min,研究京沪高速铁路用钢轨U71MnK和车轮ER8配副在不同滑滚比下的材料损伤行为。利用SEM,EDX对不同滑滚比下的磨痕及剖面形貌和磨损表面元素进行分析。结果表明:不同滑滚比下摩擦因数变化趋势反映材料损伤的过程;轮轨材料的硬化程度随滑滚比增加而增加;不同滑滚比条件下的损伤机制不同:在近似滚动条件下,轮轨材料损伤较轻,主要为氧化磨损和局部剥落。随着滑滚比增加,轮轨材料损伤逐渐发展为疲劳磨损为主,并伴随氧化磨损和磨粒磨损,且磨粒磨损程度随滑滚比的增加而增加。     

XPS原位分析纯铁微动磨损摩擦氧化行为∗

摩擦化学是微动磨损过程中不可避免产生的一种复杂的摩擦学行为,对材料的磨损性能及磨损机理具有重要的影响。 基于原位 XPS 高精度切向微动磨损试验平台,系统性研究工业纯铁在真空（p=4 mPa）和大气环境下不同微动运行区域接触界面摩擦化学状态及其微动磨损行为。试验结果表明,工业纯铁在大气环境下未观察到微动混合区,然而真空环境下因接触界面发生了严重粘着效应,使得微动运行难以进入滑移区而具有较宽的混合区。随着位移幅值的增加,工业纯铁在真空环境下的微动磨斑具有更多的 Fe 基体暴露,并伴有以 FeO 为主的氧化物,整体表现出较高的磨损量;相对比,在大气环境下其磨斑表面产物为以 FeO 和 Fe₂O₃为主的氧化物,特别在滑移区几乎没有 Fe 单质暴露,且磨斑表面主要以 Fe₂O₃氧化物为主, 表现出较真空环境下更轻微的磨损。磨损结果表明,FeO 和 Fe₂O₃ 具有较好的润滑保护作用,特别是 Fe₂O₃ 氧化物能显著提高材料表面抗微动磨损性能。利用原位 XPS 技术可以实现表征材料接触表面真实的摩擦化学状态,且更加准确地揭示摩擦氧化反应对微动磨损行为的影响作用机理,对丰富和发展微动磨损基础理论具有科学意义。     

ER8车轮车削加工表面完整性研究

研究了不同车削加工参数对ER8车轮表面完整性的影响,采用X射线残余应力仪、材料硬度仪、扫描电子显微镜以及三维表面轮廓仪测量了不同切削速度、切削深度和进给量条件下的车轮幅板表面残余应力、表面及剖面纵深硬度、表面形貌及粗糙度。试验结果表明：进给量从0.8mm/r增加至1.0mm/r,再增加至1.5mm/r的情况下,残余应力提升了16.15%和19.17%,表面粗糙度增长了52.9%和118.76%。不同车削加工参数对表面硬度、剖面纵深硬度影响不大。适当减小进给速度可提升车轮表面的粗糙度水平,降低车轮表面的粗糙度和残余应力,使车轮的表面完整性更好。     

灰铸铁HT250的低周疲劳行为

研究了取样于汽车发动机缸体上的HT250灰铸铁的常温低周疲劳行为。对循环应力-应变和应变-疲劳寿命数据进行了分析,给出了该材料在常温下的疲劳参数。循环应力响应行为表明,HT250灰铸铁在较小应变幅下经历初期循环硬化、循环软化、断裂;而较大应变幅下几乎无硬化阶段,循环软化至断裂,原因在于循环形变过程中位错之间以及位错与石墨、夹杂物之间的相互作用。疲劳断口分析表明:疲劳裂纹萌生于片状石墨尖端,夹杂物及局部软点,且沿石墨扩展;疲劳断裂的方式是准解理脆断和沿晶断裂的复合机制,断口有解理面和二次裂纹,并存在韧性断裂特征;断口附近的气孔、夹杂等铸造缺陷较多,部分石墨片互相连接成网状,导致局部区域强度降低,促进失效。     

Inconel690在联氨溶液中的磨损行为(英文)

在控制法向载荷分别为20、50和80 N,位移幅值分别为80、150和200μm的两种不同环境下,以Si3N4陶瓷球/Inconel690平面接触的方式,在PLINT高温微动试验机上进行微动腐蚀试验,循环次数为2×104。结果表明:在滑移区,当载荷、位移幅值一定时,相同温度联氨溶液中的稳态摩擦因数比其在蒸馏水中高;稳态摩擦因数随溶液的温度增加而增加;磨损体积随溶液温度增加而增加。Inconel 690在联氨溶液摩擦过程中,磨损程度除受到位移幅值、荷载影响以外,温度对磨损体积有显著影响。温度的增加即降低溶液的溶解氧又促进联胺与溶解氧的吸收反应,起到降低氧化腐蚀的作用。在蒸馏水中Inconel 690合金材料的磨损机制主要为磨粒磨损和剥层,而在联氨溶液中其磨损机制主要为裂纹伴随磨粒磨损和剥层。     

TiAlN涂层高速钢刀具的制备及钻削性能研究

研究综合采用了电子枪等离子增强、非平衡磁控溅射和多弧离子镀3种物理气相沉积(PVD)技术,在高速钢麻花钻上沉积TiAlN单层涂层。对涂层的硬度、涂层与基体的结合强度、微观形貌进行了测试及分析,并将TiAlN涂层高速钢麻花钻对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行干态钻削试验。结果表明,在高速钢麻花钻基体上所制备的TiAlN涂层具有良好的力学性能,可以使高速钢麻花钻的使用寿命提高4倍以上。     

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。     

WC-Ni硬质合金密封圈损伤失效研究

某核主泵采用的WC-Ni硬质合金O形密封圈在运行一段时间后,密封圈端面出现较多的裂纹。为研究密封圈端面损伤失效原因,对密封圈损伤区进行微观形貌分析、白光干涉测试分析、损伤区化学成分分析和表面残余应力测试,讨论WC-Ni硬质合金密封圈表面出现的损伤特征,并对其服役安全性进行评估。结果表明:裂纹源多在密封圈槽堰区和坝区的交界处产生,裂纹多数分布在坝区,坝区损伤程度相比槽堰区较大;裂纹区存在氧化现象,但氧化程度比较轻微,氧化产物主要为W的氧化物;裂纹的产生主要是由密封圈槽堰区和坝区之间较大的应力差导致的,但裂纹体积较小,损伤轻微,短期内不会对整体机械密封装备造成重要影响。     

TiC/Ti(C,N)/TiN复合涂层在滑移区的高温微动磨损特性

采用化学气相沉积（CVD）技术，在1Cr13不锈钢基体上制备TiC／Ti（C，N）／TiN复合涂层，研究了该涂层从室温（25℃）到400℃的微动磨损特性，并与无涂层的1Cr13不锈钢基材比较。结果表明：在滑移区．温度对1Cr13不锈钢微动磨损影响较显著；随着温度上升1Cr13不锈钢摩擦系数减少，磨损体积下降；而温度对TiC／Ti（C，N）／TiN复合涂层磨损体积影响不大．且磨损量均很小．TiC/Ti（C，N）／TiN涂层表现出比1Cr13不锈钢优异的抗微动磨损性能。但当该涂层被磨去后，产生的硬质磨屑形成磨粒磨损，反而对基体造成更大的损伤。     

表面粗糙度对轮轨黏着特性影响

水油介质下极易发生轮轨低黏着现象,结合轮轨黏着试验和根据二维滚动接触理论和部分弹流润滑理论建立轮轨黏着数值仿真模型,给出了水油介质下轮轨表面粗糙度对轮轨黏着系数和增黏的影响规律,验证了数值仿真模型的有效性.结果表明:水介质下随蠕滑率增加黏着系数呈先快速增加后小幅减小并稳定的变化;水、油介质下随表面粗糙度增加轮轨黏着系数呈增加趋势;水介质下轮轨表面粗糙度从1μm提高到50μm,黏着系数增加126.5%,油介质下轮轨表面粗糙度从5μm提高到20μm,黏着系数增加61.4%.