磁场强度对45钢摩擦磨损性能的影响

采用销-环接触方式,在自制的摩擦磨损试验机上,研究了不同磁场强度对铁磁性材料45钢干滑动摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和三维形貌仪等仪器对磨损表面形貌及磨屑进行了表征。试验结果表明:施加磁场明显影响了45钢的摩擦磨损性能。随着磁场强度的增大,摩擦因数逐渐增大,磨损率逐渐减小,磨损表面粗糙度逐渐降低。磨屑参与摩擦过程的方式不仅影响其自身粒度的大小,而且影响摩擦表面接触状态,以至于对45钢的摩擦磨损性能产生了显著影响。磁场促进磨损表面及磨屑的氧化并吸附磨屑反复参与摩擦过程,在磨损表面形成磨屑层,从而改变45钢的摩擦磨损性能。     

金属纤维增强型摩擦材料与灰铸铁滑动摩擦性能

采用X射线衍射（XRD）和X射线能谱分析（EDAX）对分别使用低炭钢纤维、黄铜纤维和紫铜纤维增强的3种半金属摩擦材料与灰铸铁在不同温度下滑动摩擦形成的磨屑进行分析,并结合扫描电子显微镜（SEM）观察摩擦材料表面形貌,分析材料的磨损特性,并对黄铜纤维和紫铜纤维增强的摩擦材料磨屑成分进行对比分析。XRD结果表明,钢纤维增强体系的摩擦材料磨屑中的主要相是α-Fe,BaSO4,FeCr2O4（或Fe3O4,Fe2O3）;黄铜和紫铜纤维增强体系的磨屑中主要相除钢纤维体系中含有的相外,还含有Cu。EDAX分析的结果与X射线物相分析的基本一致,钢纤维增强材料磨屑中的Fe原子数分数达50%-60%,Cu,Ba,Ca和Al等元素的原子数分数为6%-10%。Fe原子含量均较高,在紫铜纤维增强的材料中其他元素的原子含量都比黄铜纤维增强的材料中的浓度低,说明紫铜纤维增强的摩擦材料的磨损比黄铜纤维增强的摩擦材料的小,填料不容易脱落,但紫铜纤维增强的摩擦材料对对偶造成的损伤较大。     

温度对10CrMn2NiSiCuAl极地破冰船用钢板干摩擦行为的影响

采用Bruker UMT-3Tribolab摩擦磨损仪测试了与宝山钢铁股份有限公司共同开发的破冰船用低温钢板10CrMn2NiSiCuAl在不同环境温度下的摩擦磨损性能,利用轮廓扫描仪和扫描电子显微镜表征了磨痕及磨屑的表面形貌,采用电子能谱(EDS)以及X射线衍射谱(XRD)分析了磨屑表面的化学元素及成分,进而推断其磨损机制。结果表明:环境温度对摩擦磨损的性能有显著影响,当环境温度为20℃时,摩擦磨损形式以疲劳失效、氧化磨损和黏着磨损为主,磨痕表面的过渡层能够降低摩擦系数,减少磨损量,表面磨损产物主要为Fe_2O_3和Fe_3O_4;随着环境温度降低至-20℃,磨损机制转变为微切削作用下的磨粒磨损和塑性变形,磨痕表面出现犁沟形貌,磨损产物主要为Fe元素,磨屑的长宽比减小,出现球形磨屑,磨损量急剧增加。     

铁谱技术在钻井泵缸套活塞工况监控中的应用

通过用铁谱技术对钻井泵缸套活塞材料磨损试验及台架试验的监控,同时对在现场所取的工作泥浆中的磨屑进行对照分析研究,发现在钻井泵缸套活塞的磨损过程中所产生的磨屑主要是正常摩擦磨损磨屑、具有疲劳及粘着特征的磨屑以及少量的切削磨损磨屑。这三种磨屑的存在表明这对摩擦副间的磨损是疲劳磨损、粘着磨损及磨粒磨损等所形成的综合磨损。     

半金属摩擦材料的摩擦磨损性能及磨屑形貌

采用D MS定速式摩擦试验机 ,测定 3种金属纤维 (钢纤维、黄铜纤维和紫铜纤维 )增强的半金属摩擦材料与灰铸铁在不同温度下滑动摩擦的摩擦磨损性能 ,并收集磨屑 ,借助SEM扫描电子显微镜 ,观察、分析磨屑的形貌 ,研究材料磨损的内在机制 .研究结果表明 :紫铜纤维增强的摩擦材料与灰铸铁间的摩擦因数最稳定 ,磨损率最低 ;低温时 ,3种材料的磨屑均比较细小 ,在少数大颗粒的表面可以观察到较深的划痕 ,有的带有明显的裂纹 ,说明该磨损主要由犁沟及微切削作用引起 ;高温时 ,磨屑多呈较大的块状或薄片状 ,这是粘结剂的高温分解和摩擦表面膜的热裂分解所致 ;对于铜纤维 (黄铜或紫铜 ) ,在摩擦过程中还会发生铜在对偶表面的涂抹现象 ,这也是影响其摩擦磨损性能的一个重要因素     

多轴微动疲劳损伤行为

通过柱面对柱面的接触方式,对35CrMoA钢在拉扭复合载荷作用下的低周微动疲劳特性进行研究,并采用光学显微镜和扫描电子显微镜对微动疲劳试样的微动斑和断口形貌进行观察,讨论分析了微动摩擦磨损对材料微动疲劳失效行为的影响。结果认为,微动区产生的氧化物磨屑加剧了表层材料的磨损,微动摩擦还促使疲劳裂纹源加速萌生,最终使材料在微动摩擦磨损区边缘断裂失效。     

轮轴钢LZ50的单轴微动疲劳失效机理

研究了轮轴钢LZ50在单轴微动疲劳条件下的应力-应变滞后回线,微动区的磨损特征及断口和截面形貌;分析讨论了磨屑的形成与演变过程及微动疲劳失效机制.结果表明,LZ50在单轴微动疲劳过程中消耗的塑性不可逆功少,微动损伤机制为粘着磨损、磨粒磨损,并伴有氧化磨损.磨损过程中基体材料脱落、破碎、氧化形成磨屑,其中的硬质氧化物颗粒促进了材料表面的磨粒磨损,加速了疲劳失效过程.微动疲劳裂纹萌生区的宽度大约为100μm,失效断裂面垂直载荷方向.     

摩擦层形成的元胞自动机模拟

建立了汽车摩擦材料在摩擦过程中摩擦层形成的变时间步长的二维和三维元胞自动机模型,模拟了磨屑运动的变化状态与摩擦材料的表面形貌。用二维元胞自动机模型模拟了无磨损条件下摩擦材料表面的摩擦层的形成过程,可以得到磨屑沿摩擦力方向运动并聚集的图像。用三维元胞自动机模型模拟了有磨损时摩擦材料表面的摩擦层的形成过程,可以得到摩擦材料在不同厚度的磨屑运动和聚集的动态图像。通过元胞自动机模拟可以确定摩擦层形成的机制与磨屑的运动和受阻于钢纤维、陶瓷纤维或磨粒并聚集有关,也证明了在摩擦层的研究中元胞自动机法是一个理想的模拟方法。     

碳纳米管改性聚四氟乙烯材料的滚动磨损性能

在16℃和32℃下,采用不同表面处理、不同质量分数的多壁碳纳米管(MWCNTs)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,在ISO 9352标准滚动磨损试验机上测定其钢轮滚动磨损率、连续滚动磨损钢轮表面温升变化和模拟磨粒磨损值。结果发现,在相同负载下,不同表面处理MWCNTs/PTFE复合材料的钢轮滚动磨损率比纯PTFE下明显减小,且MWCNTs/PTFE转移膜呈小面积点状形状,磨屑形态也有不同形态。通过观察磨屑照片、体视显微镜和扫描电镜(SEM)对MWCNTs/PTFE材料的钢轮滚动摩擦磨损和模拟磨粒磨损机理分析,推测MWCNTs填充后改变了材料的微观结构,从而导致了不同表面处理的MWCNTs/PTFE材料之间性能的差异。     

AZ91镁合金的干滑动摩擦磨损性能研究

采用M-2000型磨损试验机测试了在低、高转速干滑动摩擦条件及不同载荷(50、100、150、200 N)下 AZ91铸造镁合金的摩擦磨损性能,并结合分析镁合金试样的表面温度、磨损表面形貌、磨屑的物相组成特点,探讨了载荷和转速对镁合金的摩擦磨损机制的影响.结果表明,AZ91镁合金的磨损量随着载荷与磨损行程的增加而明显增加;载荷较小时,材料的磨损机制以氧化磨损和磨粒磨损为主;随载荷与速度的增加,磨损机制逐渐发生转变;在高速及较大载荷(150、200 N)下,镁合金表面的温度显著提高,其磨损机制已转化为以剥落磨损为主.     

集屑装置对45#钢磁场摩擦磨损性能的影响与磨屑量化分析

为了研究磁场下45#钢摩擦过程中的磨屑吸附和氧化行为,对磨屑进行了量化分析,针对自制HY-100型销-盘式磁场摩擦磨损试验机设计了一种集屑装置.该装置充分考虑磨屑收集完整性,并保证磁场摩擦环境稳定且具有抗电磁干扰能力.摩擦磨损试验分别研究了集屑装置对无磁场和有磁场两种摩擦条件的影响,分析了集屑装置对磁场摩擦的影响形式和...     

不生锈轻质泡沫纤维含量对树脂基摩擦材料性能影响

以腰果壳油改性酚醛树脂作为黏结剂,不生锈轻质泡沫纤维作为增强纤维,通过热压成型法制备了树脂基摩擦材料.研究不生锈轻质泡沫纤维质量分数(5％ ～25％)对树脂基摩擦材料的密度、孔隙率、力学性能和摩擦磨损性能的影响.并采用SEM对试样冲击断面、摩擦表面和磨屑形貌进行显微分析,采用EDS对磨屑进行元素分析.研究结果表明:随着...     

不同能载水平下C/C复合材料的摩擦特性

对具有粗糙层热解炭结构的针刺毡C/C复合材料在MM 1000型摩擦试验机上模拟某飞机正常着陆、超载着陆和中止起飞3种不同的能载水平进行摩擦磨损性能试验,并对磨损表面和磨屑进行扫描电镜观察.结果表明:C/C复合材料在不同能载水平下均具有高达0.31～0.32的摩擦因数,刹车力矩曲线均较平稳,磨损随能载水平的增加而增大;样件的磨损表面在正常着陆条件下形成较光滑、完整、连续的磨屑层,随着能载水平的增加,形成粗糙的磨屑层,在极高的能载水平(中止起飞条件)下又形成光滑的磨屑层;而样件的磨屑尺寸随能载水平的增加而急剧减小.表明该C/C复合材料具有极好的摩擦制动性能,尤其是在大能载水平下,摩擦性能更加优良,适用作飞机刹车材料.     

不同试验条件下C/C复合材料的摩擦磨损性能

利用MM-W1型立式万能摩擦磨损试验机测试C/C复合材料在不同载荷(0.5, 1.0,1.5 MPa)及不同润滑(干态、水润滑、油润滑)条件下的摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜对不同状态下的磨损表面形貌进行观察分析.结果表明:摩擦系数均随摩擦时间的增加而增大至一定范围内保持稳定;随着载荷的增大,干态条件下的摩擦系数不断减小;相同载荷下,干态摩擦试样的摩擦系数最大,磨损率最小;干态条件下能形成完整、光滑的磨屑膜,有效隔离了材料与对磨销之间的接触,降低了磨损率;油润滑和水润滑条件下形成的液态膜具有润滑作用,降低了摩擦系数,但不利于磨屑膜的形成,导致磨损率较大.     

TiN/TiN+Si/TiN多层膜的高温微动磨损行为研究

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法在T225NG钛合金基体上制备出厚度约为6μm的TiN/TiN+Si/TiN多层膜,重点研究了多层膜及钛合金基材在室温和高温条件下的微动磨损行为,采用激光共焦扫描显微镜测定磨损体积,用扫描电子显微镜观察磨痕微观形貌.结果表明：在室温(25 ℃)至400 ℃范围内,微动初期和稳定阶段多层膜的摩擦系数比钛合金基体低,磨损体积也比钛合金基材明显降低;多层膜磨损体积随着温度的升高而增大;多层膜可以显著降低钛合金基材的磨损;多层膜的损伤主要表现为剥层和磨粒磨损形式.     

LZ50单轴微动疲劳特性研究

研究了轮轴钢LZ50在单轴微动疲劳条件下的应力-应变滞后回线,微动区的磨损特征及断口和截面形貌;分析讨论了磨屑的形成与演变过程及微动疲劳失效机制。结果表明,LZ50在单轴微动疲劳过程中消耗的塑性不可逆功少,微动损伤机制为粘着磨损、磨粒磨损,并伴有氧化磨损。磨损过程中基体材料脱落、破碎、氧化形成磨屑,其中的硬质氧化物颗粒促进了材料表面的磨粒磨损,加速了疲劳失效过程。微动疲劳裂纹萌生区的宽度大约为100μm,失效断裂面垂直载荷方向。     

位移幅值对Inconel600合金微动磨损性能和机制的影响

采用高精度微动磨损试验机SRVⅣ研究蒸汽发生器传热管材料Inconel600合金在不同位移幅值下的微动磨损行为,分析了位移幅值对摩擦因数和磨损体积的影响.采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察磨损表面和截面的形貌,并用透射电子显微镜对摩擦学转变组织进行观察.结果表明:随位移幅值的增加,摩擦因数和磨损体积逐渐增大,材料的微动行为先后经历以黏着为主的部分滑移区以及滑动为主的完全滑移区;磨损机制也由黏着磨损逐步转变为氧化磨损和剥层磨损的共同作用;微裂纹出现在黏着区域和滑动区域的交界处以及滑动区域内;黏着区氧分布密度和磨痕外基体的相一致,氧化主要发生滑动区域;磨痕亚表层的组织发生了严重的塑性变形,产生纳米化现象,摩擦学转变组织的晶粒尺寸约100 nm,远小于原始组织的15~30μm.     

成型温度对PPS分子结构及其摩擦性能的影响

用热压法制备聚苯硫醚(PPS)摩擦材料,研究成型温度对其结构摩擦性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)对摩擦表面形貌和磨屑进行观察和分析.结果表明,随热压温度的升高可成型出具有线形、支链及交联结构为主的3种PPS材料,聚合物线形结构的改变有利于提高材料的耐磨性能,其中在370℃成型的材料表现出最佳的摩擦性能;PPS的磨损以热挤出和粘着转移磨损形式为主,该材料在摩擦过程中形成结合牢固、薄而均匀的转移膜,在摩擦性能中发挥重要作用.     

凿削磨损过程的动态测量及研究

单颗粒凿削磨损单板机在线动态测量系统,对凿削磨损过程中的某些机理性问题,作了初步研究,并试图对锰钢系列的凿削磨损抗力作出初步评价。1 实验设备、装置及材料实验设备主要分为三大部分:单颗粒凿削磨损试验机,动态测量采集系统;磨沟轮廓测量装置。材料为锰钢系列,同时选用18—8不锈钢和35Mn作对比。2 实验结果及分析由于从凿削磨损过程的能量消耗来评价材料的耐磨性,及研究磨损机理具有系统性。所以我们用能耗率来衡量耐磨性,即以单位磨损失重的能耗e=E/W来表示。其中E为能耗,W为失重。很明显,磨损比能耗e越大,则该材料耐磨性越好。从动态测得的力的曲线上可见到,力曲线呈抛物线性特征,并根据材料的不同,有不同程度抖动的现象,结合对磨屑的金相分析,可以认为这种抖动是由于每一剪切层片单元滑出时,材料对磨尖阻力变化的结果。另据测算弧形磨沟时,磨去迎角全程相差5.8°左右,后半程迎角增加使切削易于进行。     

考虑变换域融合方法的刀具磨损区域三维重构

针对数控机床加工领域刀具磨损区域的三维重构精度提高的问题,提出了变换域融合方法。将非下采样轮廓波变换和小波变换相结合,对非下采样轮廓波变换得到的低频系数采用小波变换方法进行融合,对得到的高频系数构造区域方差进行融合,突出刀具磨损图像的整体灰度信息和边缘细节信息,从而获得更为清晰的二维刀具图像,以及更为准确的磨痕形貌及磨痕体积。对基于非下采样轮廓波变换、小波变换方法和变换域融合方法得到磨损区域三维形貌和磨损体积与显微镜的观察结果进行了对比分析,发现提出的方法得到的三维形貌与显微镜结果最接近,且计算出的磨损体积平均相对误差小于10%。分析和实验数据表明,所提方法无论在图像的清晰度和磨损体积的准确性方面都有一定的优势,该方法对于刀具磨损区域三维重构精度较高,优于单独采用非下采样轮廓波变换和小波变换方法得到的结果。