Inconel 690合金高温微动磨损特性研究

采用SRVⅣ高精度微动磨损试验机研究核电材料Inconel 690合金的高温微动磨损行为和机制.结果表明:温度升高使摩擦系数和磨损量逐渐减小;温度升高至270℃,微动区域特性由完全滑移区转变为部分滑移区;室温下,由剥层造成的表面磨损占主导地位,随着温度的升高,疲劳裂纹的萌生和扩展为微动的主要破坏机制.摩擦氧化主要发生在滑移区,中心黏着区相对很少.在部分滑移区,疲劳裂纹萌生在黏着区与微滑区交界处.室温下亚表层更易出现剥层,高温下更易形成压实的氧化层.     

载荷对304不锈钢微动磨损性能的影响

采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机,研究了在干摩擦和水介质润滑条件下,载荷对304不锈钢微动磨损行为的影响,用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)对磨损表面形貌和成分进行分析.结果显示:载荷和介质对微动摩擦行为和磨损机理有显著影响.在干摩擦下,载荷明显改变了微动运行区域,当载荷增大到50 N时微动运行区域由滑移区变为部分滑移区.摩擦系数和磨痕深度随着载荷的增加依次减小.磨损机理由黏着、磨粒和氧化磨损转变为局部疲劳和轻微氧化.同干摩擦相比,由于水介质的润滑和冷却作用,表面黏着被抑制,摩擦系数显著减小,两接触面间易滑移,部分滑移区消失.随载荷的增大磨痕深度增大,因腐蚀与磨损的交互作用,在海水中的磨痕深度比去离子水中略大.磨损机理主要为磨粒磨损和轻微的腐蚀磨损.     

钛合金与钴铬钼切向微动磨损行为研究

本文中以Ti6Al4V与CoCrMo合金为研究对象,在不同介质中开展了球/面切向微动磨损的试验研究,结合多种微观分析手段,揭示了不同条件下钛合金与钴铬钼间切向微动运行特性和损伤机理.结果表明：钛合金球与钴铬钼平面间的切向微动主要运行于部分滑移区和混合区.随着微动振幅的增加,F_t-D曲线从直线型向椭圆型转变,其中振幅较大时微动末期F_t-D曲线呈平行四边型.在部分滑移区,摩擦系数较小且保持不变,磨痕表面磨损轻微.在混合区,摩擦系数的变化因振幅的不同各存在两种情况.在振幅较小的混合区,磨斑边缘有磨屑堆积,中心以黏着为主.在振幅较大的混合区,磨痕表面以磨粒磨损为主.     

水介质条件下7075合金扭转复合微动磨损特性研究

在新型扭转复合微动试验机上,以7075合金平面/GCr15钢球配副为研究对象,研究水介质对7075合金扭转复合微动磨损行为的影响.在微动动力学特性分析的基础上结合磨痕形貌微观分析,研究水介质环境下7075合金扭转复合微动的磨损机理.结果表明：水介质对扭转复合微动运行和损伤机制存在显著影响,水介质明显地改变了微动运行区域;相比干态,在部分滑移区和混合区,水介质下的剥层现象更加明显,水介质加速了微动损伤.在滑移区,磨损机制主要转变为以磨粒磨损为主,湿润的磨屑能有效降低表面摩擦系数和减缓微动损伤;而单一的水介质会加剧材料的磨损.此外,水介质和干态微动环境中不同倾斜角度下的磨损体积均与累积耗散能分别呈不同的线性关系.     

碳纤维切向微动磨损特性研究

在自制的多功能微动腐蚀试验机上,通过改变法向载荷和位移幅值,以碳纤维为研究对象开展球-面接触模式下的微动磨损试验. 建立了微动运行工况图、F_t-D曲线和摩擦系数曲线,探究了碳纤维的微动磨损运行特性;结合光镜(OM)、扫描电镜(SEM)、白光干涉仪和X射线光电子能谱(XPS)对磨损形貌及磨屑成分进行了分析,探究了碳纤维的微动磨损机理. 结果表明:随法向载荷的减小、位移幅值的增加,微动磨损区域由部分滑移区、混合区向滑移区转变. 摩擦系数随法向载荷的增加而减少,随位移幅值的增加而增加. 磨损体积随法向载荷和位移幅值的增加而增加;在部分滑移区和混合区,磨损率随载荷的增加而减小,在滑移区,磨损率存在波动,但依旧呈上升趋势. 混合区和滑移区的磨损机理为磨粒磨损、剥层和氧化磨损,但混合区氧化磨损较为严重. 位移幅值和法向载荷对碳纤维微动磨损行为影响较大,对摩擦系数以及磨损体积也有较为显著的影响. 混合区和滑移区微动磨损机理主要表现为磨粒磨损、剥层和氧化磨损.      

微动频率对钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳行为影响研究

拉扭复合微动腐蚀疲劳是深井提升钢丝绳主要失效形式之一,深井提升钢丝绳振动频率决定钢丝间微动频率,直接影响钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳机理和损伤程度,进而制约深井提升钢丝绳服役安全性. 本文作者通过自制钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳试验机开展了酸性电解质溶液中钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳试验,通过钢丝切向力-位移幅值和扭矩-扭转角滞后回线分析了拉扭复合微动腐蚀疲劳过程中钢丝间接触状态及轴向和扭转方向钢丝耗散能,运用扫描电子显微镜和三维白光干涉表面形貌仪考察了拉扭复合微动腐蚀疲劳过程中钢丝磨痕形貌和磨损深度轮廓特性,采用X射线三维成像系统揭示了钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳裂纹扩展演化规律,通过电化学分析仪分析试验后钢丝Tafel极化曲线和阻抗谱以探究钢丝电化学腐蚀倾向和耐腐蚀性,揭示了微动频率对拉扭复合微动腐蚀疲劳过程中钢丝间接触状态、钢丝耗散能、微动磨损机理、疲劳裂纹扩展演化和疲劳寿命、电化学腐蚀倾向和耐腐蚀性的影响规律. 结果表明:在拉扭复合微动腐蚀疲劳过程中,随着微动频率的增加,钢丝间由完全滑移和部分滑移混合状态变为完全滑移状态,钢丝扭矩-扭转角滞后现象削弱,钢丝切向力-位移幅值和扭矩-扭转角滞后回线对应的耗散能均总体降低,钢丝间摩擦系数和钢丝磨损深度均降低,钢丝磨损机理均为磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损,钢丝最大裂纹深度和裂纹扩展速率均降低,疲劳寿命增加,钢丝电化学腐蚀倾向下降和耐腐蚀性增强.      

微弧氧化涂层的微动磨损行为研究

在弱碱性电解质液中,采用电弧放电于铝合金表面原位生长制备出厚度约10 μm的Al2O3陶瓷微弧氧化涂层,研究微弧氧化涂层及铝合金基体在干态不同位移幅值下的微动磨损行为及其动力学特性,采用激光共焦扫描显微镜和扫描电子显微镜观察磨痕微观形貌.结果表明:涂层改变了铝合金的微动运行区域,使得混合区和滑移区向小位移方向移动;涂层表面比较粗糙,与铝合金基体相比,在微动初期的摩擦系数较高,但在稳定阶段的摩擦系数有所降低;微弧氧化涂层可以显著降低铝合金的磨损,在部分滑移区损伤轻微,随着位移幅增加磨损加剧;在混合区和滑移区,涂层的损伤主要表现为剥层.     

干燥和酸性条件下钢芯铝绞线磨损特性研究

在自制导线微动磨损试验机上考察了钢芯铝绞线在干燥和酸性2种典型气候条件下的微动磨损行为,利用扫描电子显微镜和铁谱显微镜分析了试样导线内外层线股接触区的表面形貌和磨损微粒的形貌、尺寸等.结果表明：2种试验条件下靠近线夹处的导线磨损机理主要为黏着和疲劳剥落,中间导线段的磨损机理主要为黏着和磨粒磨损,酸性条件下导线内还存在明显的腐蚀磨损.     

AZ91D镁合金滑移区域微动磨损机理研究

采用Deltalab-Nene7型电液伺服式微动磨损试验机研究了AZ91D镁合金在滑移区域的微动磨损机理;采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了微动磨损表面形貌.结果表明:镁合金的微动过程可以划分为4个阶段,镁合金的摩擦系数变化规律、微动损伤机制、微动损伤表面形貌及磨屑剥离机制等随微动磨损阶段的不同亦有所不同;镁合金微动磨屑主要由金属镁以及镁、铝和锌的氧化物组成.     

位移幅值对690合金管/405不锈钢块切向微动磨损特性的影响

采用自制的微动磨损试验机,开展了690合金管/405不锈钢的切向微动磨损试验,研究了位移幅值(15、30、80和200 μm)对其微动磨损特性的影响. 试验结果表明:当位移幅值改变时,微动运行状态会发生改变. 当位移幅值为15 μm时,微动状态为部分滑移区,此时摩擦系数最小,磨损率最低,微动损伤最轻微;当位移幅值为30 μm时,微动运行于混合区,摩擦系数明显高于部分滑移区;而当位移幅值为80和200 μm时,微动运行于完全滑移区,稳定阶段的摩擦系数与混合区的接近. 总体而言,随着位移幅值的增大,磨痕宽度增大,磨损加剧,磨损体积增加. 部分滑移区的磨损机制主要为黏着磨损和剥层,混合区主要的磨损机制为剥层,而完全滑移区的磨损机制主要为剥层磨损和磨粒磨损.      

磨损数值仿真技术的研究进展

综述了近年来国内外磨损数值仿真技术研究进展和现状，重点评述了数值仿真方法在磨粒磨损、疲劳磨损、磨损表面形貌模拟和实际摩擦副磨损研究方面的应用．指出磨粒磨损仿真主要集中于二体磨损的磨损表面形貌分析和磨损预测;疲劳磨损仿真主要集中基于断裂力学方法的建模以及基于有限元方法的参数定量计算和疲劳裂纹行为数值模拟；实际摩擦副磨损仿真主要侧重于齿轮、凸轮和缸套-活塞环等典型摩擦副的磨损研究．就当前磨损数值仿真研究的主要问题和发展方向提出了建议。     

汽车减振器连杆磨损失效和断裂力学分析

采用扫描电子显微镜观察连杆磨损表面形貌,并结合断裂力学方法研究了减振器连杆的磨损机理。研究结果表明：导向器衬套中的玻璃纤维在服役过程中崩出,作为磨粒存在于连杆和村套摩擦副接触表面之间,可压碎铬铰层使裂纹扩展,并且断裂的铬镀层也可成为磨粒;连杆铬铰层存在裂纹缺陷加剧其磨损,连杆磨损机理是以断裂机翩为主导的磨粒磨损机制,裂纹扩展是磨损的控制因素,并且以Ⅰ型断裂为主导;摩擦力是裂纹扩展的主要驱动力。     

纤维增强聚合物复合材料的摩擦学研究进展

综述了纤维增强聚合物复合材料（ＦＲＰＣ）的研究和发展,主要分析了纤维的最佳含量,纤维方向,纤维混杂以及纤维的表面处理对增强复合材料摩擦学性能的影响及作用机理,讨论了偶件及表面形貌,温度,ｐｖ值和环境因素对其摩擦学性能的影响,简述了国外聚合物复合材料磨损机理的研究现状;并提出了今后研究ＦＲＰＣ应重视的问题。     

O′-Sialon-ZrO_2-SiC材料高温干摩擦下的摩擦磨损行为

研究了 Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ复合材料／１ Ｃｒ１３ 钢摩擦副在６００ ℃不同工况条件下的摩擦磨损特性．结果表明：在６００ ℃干摩擦条件下, Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ 复合材料的磨损质量损失远低于１ Ｃｒ１３ 钢的磨损质量损失; Ｏ′ Ｓｉａｌｏｎ Ｚｒ Ｏ２ Ｓｉ Ｃ 复合材料／１ Ｃｒ１３ 钢摩擦副的摩擦系数波动较大,磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主     

45#钢渗硼层的脆性对其耐磨性的影响

利用ＭＭ－２００ 型磨损试验机研究了固体硼铬稀土共渗降低渗硼层脆性对其磨损特性的影响,同时对磨损机理进行了分析．结果表明：当脆性下降４２．８％ 时,渗硼层的耐粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损性能分别提高０．２６～０．６０、０．２７～０．８０ 和０．８６～１．１６ 倍;脆性的降低使渗硼层在压应力和切应力下的压痕断裂、柱状晶折断和浅层剥落现象明显减轻．     

干摩擦条件下3Cr13 涂层的加速磨损机理研究

在MM200摩擦磨损试验机上对高速电弧喷涂3Cr13涂层在干摩擦条件下的加速磨损机理进行了研究.涂层在加速磨损过程中经历了跑合磨损、稳定磨损、剧烈磨损这三个不同的阶段.采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪和纳米压痕仪对涂层磨损各阶段的截面形貌、残余应力、硬度和纳米力学性能进行了表征.结果表明:在加速磨损寿命3个阶段中,涂层的磨损机制和影响残余应力的主导因素是动态变化的,过分的冷作硬化加剧了涂层的失效,涂层磨损寿命长短关键在于稳定磨损时间的长短.     

Mg-3Al-0.4Si镁合金的高温磨损行为研究

在20~200℃温度下,利用销盘式磨损试验机研究Mg-3Al-0.4Si合金的磨损行为,评价载荷和温度对磨损速率的影响.应用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌以确定高温下的磨损机制,通过光学显微镜观察磨损亚表层组织演变,然后采用显微硬度计测量硬度变化.研究结果表明:随着磨损温度提高,Mg-3Al-0.4Si合金的磨损率随载荷增加而上升的趋势更为明显.其磨损行为可分为轻微和严重磨损,增加磨损温度显著降低轻微-严重磨损转变载荷.轻微-严重磨损前后的亚表层组织和硬度变化表明,摩擦热诱发磨损亚表层发生动态再结晶(DRX)组织转变引起的热软化是造成轻微-严重磨损转变的主要原因.     

Mo/Al2O3复合材料的耐磨性

无压烧结制备了不同组分的Mo/Al2O3复合材料样品,对样品的磨损行为和磨损机理进行了研究,并用电子探针分析了其磨损形貌.结果表明:Mo/Al2O3复合材料的磨损率随Mo含量的增加呈上升趋势,在30vol.%Mo时出现峰值;摩擦系数随着Mo含量的增加而增大,20vol.%Mo样品的摩擦系数较小;Mo含量不超过60%时,当出现Mo的连续相或者Al2O3的连续相时复合材料表现出较好的耐磨性;Mo含量较低时磨损机理表现为脆性脱落,而Mo含量较高时材料的磨损机理主要为磨粒磨损.     

磨料磨损工作系统与耐磨料磨损材料数据库

从非平衡系统和不可逆过程热力学出发,基于体系同周围环境的联系与交互作用,研究了磨料磨损工作系统的开放性、复杂性和远离平衡态的特征;结合负熵流分析,揭示了材料磨料磨损过程不可逆的特点、不同性质总熵变,以及磨损工作状态特征、出现耗散结构的可能性及其主要结构形式;进而构筑了磨料磨损工作系统和具有多种功能的耐磨料磨损材料数据库,并分析了其特点.结果表明,所建立的数据库具有多方位查询和选材等多种功能.     

Cu14Al4.5FeNi合金等离子涂层边界润滑摩擦磨损特性

新型铜基模具材料的脆性比较大,导致了材料加工费用高、安装难,影响新型铜基模具材料在工业中的应用,这些问题可以通过热喷涂的办法来解决。采用等离子喷涂方法在45号钢表面制取Cu14Al4.5FeNi喷涂层,20#边界润滑条件下,与Cu14Al4.5FeNi合金进行摩擦性能及耐磨性对比试验。利用XRD分析喷涂层及合金的相结构,SEM和EDS 等技术分析合金与喷涂层表面组织及磨损形貌。结果表明, 等离子喷涂层由于快冷抑制了共析（α+γ2）相,组织均匀细化,晶粒中的γ2相和晶内析出的k相使合金及涂层硬化。边界润滑条件下,Cu14Al4.5FeNi合金及其喷涂层的磨损方式以磨粒磨损和黏着磨损为主。在低载荷条件下,喷涂层表现出了比Cu14Al4.5FeNi合金更加优越的耐磨性能;在高载荷条件下（压力大于等于6.4 MPa）,喷涂层的摩擦系数和磨损量增加。因此铁基体上等离子喷涂Cu14Al4.5FeNi铜合金粉末涂层可以替代低载荷摩擦环境下的Cu14Al4.5FeNi合金。