化学跑合对表面接触疲劳寿命的影响

化学跑合剂加速跑合过程已有一些文献报道，但在化学跑合对表面接触疲劳寿命的影响方面却还未见有关工作公开发表。因此，在总结齿轮跑合技术的基础上，借助于ＪＰ－ＢＤ１５００型接触疲劳试验机，对用化学跑合剂跑合后的试件表面接触疲劳寿命进行了试验研究。并就化学跑合提高表面抗疲劳磨损能力的原因作了考察、分析与探讨，进而提出了试件表面的接触模型，在给定的试验条件下，较软试件表面用化学跑合剂跑合后的接触疲劳寿命比用     

化学跑合对齿轮胶合的影响

选用了３ 种跑合剂在ＣＬ－１００ 型齿轮试验机上进行满载跑合能力对比试验和齿轮抗胶合载荷级对比试验．结果表明：材质为４５＃ 钢的试验齿轮副和材质为２０ＣｒＭｎＴｉ钢的试验齿轮副用含磨料跑合剂进行１ 次满载跑合试验时,发生严重胶合;而采用化学跑合剂可以实现１ 次满载跑合,且用化学跑合剂跑合后的齿面比用普通油跑合后的齿面抗胶合能力提高１ 个载荷级,显示化学跑合剂在齿轮中的应用很有潜力．     

齿科二硅酸锂玻璃陶瓷的滑动磨损行为

在人工唾液润滑条件下,利用销—盘磨损试验机研究了齿科二硅酸锂玻璃陶瓷的滑动磨损行为.结果表明:二硅酸锂玻璃陶瓷的磨损过程呈现显著的跑合磨损期,且跑合期的磨损率远大于稳定磨损期的磨损率;减小原始表面粗糙度可缩短跑合期,降低跑合期的磨损率.在二硅酸锂玻璃陶瓷的显微组织中,虽然二硅酸锂晶体相比玻璃基体具有更高的硬度,但在跑合磨损期却更容易发生剥落磨损,造成跑合期磨损表面粗糙度的显著变化,这种现象可能与二硅酸锂晶体具有较低的弹性断裂应变能力(H/E比值)有关.     

SUS304奥氏体不锈钢摩擦跑和阶段的摩擦表面层演变及其对摩擦行为的影响

跑合阶段材料的形变过程与组织变化对材料的摩擦行为有重要影响.试验以SUS304奥氏体不锈钢和WCCo硬质合金球为对摩副,采用50 N载荷进行干摩擦试验,对跑合初期磨痕表面粗糙度、氧含量、硬度、形貌、物相以及磨痕截面硬度等分布进行了观察与测量.结果显示:摩擦的最初4个周次,SUS304不锈钢表层发生剧烈的马氏体相变以及塑性变形,导致磨痕表面迅速粗化并生成磨屑,这对随后SUS304不锈钢跑合阶段的摩擦行为产生了重要影响.在后续的摩擦过程中,SUS304不锈钢表层和亚表层组织逐渐演化,形成较为稳定的结构,使得摩擦过程进入稳态.     

陶瓷人工关节的跑合和摩擦性能研究

研究３种生物陶瓷材料（氧化铝，氮化硅和碳化硅）在水中的跑合及其摩擦特性。结果表明：跑合前，氮化硅－氮化硅摩擦副的起始摩擦因数和稳态摩擦因数最高，碳化硅－碳化硅磨擦副的起始摩擦因数和稳态摩擦因数最低，跑合后，氧化铝－氧化铝摩擦副的稳态摩擦因数最高，碳化硅－碳化硅摩擦副的起始摩擦因数和稳态摩擦因数仍然最低。当摩擦副表面均加工到超光洁状态（表面粗糙度Ｒａ为纳米数量级）时，碳化硅－碳化硅摩擦副的摩擦性能最     

原位摩擦聚合膜磨损性能的研究

在润滑油中加入聚合剂单体，可以在摩擦过程中于摩擦表面形成原位摩擦聚合膜，不仅能提高对摩表面的抗胶合能力，而且还能明显降低摩擦和磨损，提高疲劳寿命．通过试验且用付立叶红外光谱仪和扫描电子显微镜分析观察，研究了原位摩擦聚合膜的形成及影响其形成的因素．在２００ＳＮ（４６＃）精制矿物油中添加二聚酸／司本－８０，在试球的磨痕表面有聚酯膜生成，比只用基础油润滑时的磨痕直径减小了５０％，ｐＢ值也明显提高，接触疲劳寿命几乎提高了１．４倍．     

循环J积分作为疲劳裂纹扩展驱动力的研究

对循环Ｊ积分ΔＪ可否作为应力强度因子幅ΔＫ不再适用的场合的裂纹扩展驱动力进行了研究。用Ｄ－Ｂ法估计了中心裂纹板（ＣＣＰ）和单边裂纹板（ＳＥＣＰ）试件受单调加载作用的Ｊ积分的塑性部分Ｊｐ，并与有限元结果进行了比较。本文还对Ｖ型和半圆切口根部萌生的短裂纹在循环载荷下进行了弹塑性大应变有限元分析。结果表明ΔＪ有一定的路径相关性，即由较靠近裂尖的积分路径得的ΔＪ值小于较远路径上获得的，两者又都小于Ｄ－Ｂ法估计得ΔＪ值，切口根部短裂纹扩展实验和表面裂纹远场大应变控制下低周疲劳实验表明，由Ｄ－Ｂ法估计的ΔＪ在一定条件下可以作为疲劳裂纹扩展驱动力，深度方向和表面长度方面的裂纹扩展率皆可由线性似合线来表示。考虑闭合效应后，ｄａ／ｄＮ－ΔＪｅｆｆ也是Ｐａｒｉｓ型关系，而且可在切口根部萌生出的裂纹很短的条件下使用     

碳化钨—高铬铸铁表面复合材料耐磨粒磨损性能的研究

用铸造表面合金化工艺在铸铁表面制备了碳化钨－高铬铸铁复合材料，用ＭＭ－２００型试验机研究了该复合材料的耐磨粒磨损性能，并与球墨铸铁，淬火态４５＾＃钢及Ｆｅ２Ｂ相硼化物层的进行了对比。结果表明：当合金粉剂中含碳化钨颗粒质量分数为２０％时，碳化钨高铬铸铁复合材料的耐磨性最佳；磨粒硬度和尺寸增大时，复合材料的耐磨性提高较大。     

纳米碳管增强铜基复合材料的滑动磨损特性研究

以纳米碳管作为增强体制备了铜基复合材料,采用ＭＭ－２２０型环－块摩擦磨损试验机考察了该复合材料的滑动磨损行为,并观察分析了复合材料的组织结构、磨损表面形貌及磨屑组成．结果表明,其磨损过程存在跑合和稳态磨损２个阶段,在稳态磨损阶段主要发生氧化磨损,同时也存在磨粒磨损．工作环境影响复合材料的耐磨性．纳米碳管体积分数在１２％～１５％时,可以较好地发挥其润滑和阻止基体氧化的作用．     

磷氮型极压抗磨添加剂对钢—铝摩擦副摩擦磨损性能的影响

采用ＳＲＶ摩擦磨损试验机评价了磷酸三甲酚酯（ＴＣＰ）、磷酸二丁酯（ＤＢＰ）、十二胺（ＤＡ）和磷酸胺盐（ＰＡＳ）抗磨添加剂在液体石蜡中对钢－铝摩擦副摩擦磨损性能的影响。采用Ｘ射线光电子能谱仪分析铝试磨痕表面边界润滑膜中的Ｐ和Ｎ元素的化学状态。结果表明,含Ｐ抗磨添加剂可以有效提高铝合金的耐磨性,而其中以磷氮剂的效果最好。其它含磷添加剂也可以有效地降低磨损。ＸＰＳ分析表明,在铝合金磨损表面形成了含磷酸铝     

690合金管在室温干态下的冲击微动磨损特性研究

采用小载荷冲击试验机研究了690合金传热管与405不锈钢块在室温干态不同载荷条件下的微幅冲击磨损行为.其中管采用悬臂梁式固定,与冲击配副采取线接触方式,冲击频率为10 Hz,循环次数为106次,试验载荷选取5、10、20和40 N.结果表明:在室温干态条件下,随着载荷的增加,690合金管的磨损体积增大;加工硬化效应增强,磨损表面硬度增加越大.冲击磨损过程中材料表面发生摩擦氧化行为,690合金管的冲击磨损机制主要是磨粒磨损、剥落,且随着载荷增加,磨粒磨损及氧化行为加剧.     

磨石磨损分形预测研究

磨合是新机器投入正常运行前所必须经历的一个过程。合理的磨合可防止机器在早期发生咬合,从而极大地延长其使用寿命,基于磨损表面的分形表征,经典接触理论和磨损理论,建立了磨合磨损预测分形模型,以铜合金销和４５＃钢盘试样组成摩擦副,在销－盘摩擦磨损试验机上进行了磨合试验。研究结果表明,基于所建立的模型的磨损率预测结果与试验结果基本吻合。     

基于分形理论的双渐开线齿轮接触应力研究

综合考虑接触面粗糙度、材料特性等因素对齿轮接触应力的影响,基于分形理论和经典Hertz接触理论建立双渐开线齿轮分形接触模型. 该模型中,影响载荷和实际接触面积的主要因素包括分形维数、粗糙度幅值和材料特性参数. 理论分析表明:分形维数一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,接触面积随着粗糙度幅值的增大而减小;随着材料特性参数值的增加,在一定程度上加强了软材料轮齿承载能力,同时会使得微凸体由弹性变形到塑性变形的临界面积减小. 对比分形接触模型和有限元模型两种计算双渐开线齿轮轮齿接触应力方法,结果证明了分形接触模型计算双渐开线齿轮接触应力的有效性.      

表面粗糙度特征对齿轮接触区润滑特性的影响

大部分工程实际粗糙表面符合非高斯分布,并对齿轮接触副润滑特性有重要影响.将渐开线齿轮啮合过程中齿面接触等效为三维无限长线接触,建立了一个可分析直齿轮和斜齿轮的混合弹流润滑计算模型;采用基于快速傅里叶变换的数值仿真方法生成给定参数的非高斯粗糙表面;运用该模型对直齿轮和斜齿轮啮合过程进行分析,求得不同表面粗糙度特征齿轮在各个啮合点的油膜厚度、接触区载荷以及接触区比例的情况.结果表明:对于标准差相等的非高斯粗糙表面,偏度值对齿轮润滑状况的影响与工况紧密相关,在润滑良好的条件下,偏度值越小润滑状况越优;润滑恶劣的条件下,偏度值越大润滑状况越优;而在各种工况下,峰度值对齿轮润滑状况的影响都表现出峰度值越大润滑状况越优的特点.     

外加极化电位对双相不锈钢在硫酸介质中腐蚀磨损行为及摩擦性能的影响

利用专门设计制造的腐蚀磨损试验机，对在不同极化电位下双相不锈钢于硫酸介质中的腐蚀磨损行为和摩擦性能进行了试验研究，并且借助于扫描电子显微镜等对试样的磨损表面作了观察与分析．结果表明：采用适当的阴极保护可以有效地降低双相不锈钢的腐蚀磨损率；在钝化电位下的腐蚀磨损率比在自然电位和阴极保护电位下的都高；外加极化电位在阴极保护电位区或与动态腐蚀电位相当时，摩擦系数比自然电位下的低；钝化区的摩擦系数比自然电位下的高，可见此时钝化膜的减摩性能差；在钝化电位下当载荷高于１１．７Ｎ时，双相不锈钢的表面钝化膜遭受严重破坏     

A slip-line plasticity analysis of abrasive wear of a smooth and soft surface sliding against a rough (fractal) and hard surface

Abrasive wear of a soft and smooth surface sliding against a rough (fractal) and hard surface was analyzed by the slip-line theory of plasticity. The analysis is based on a slip-line model of a rigid spherical asperity (wear particle) plowing through a soft surface and removing material by microcutting. Integration of this single-contact model into a three-dimensional contact mechanics analysis of an abrasive surface exhibiting multi-scale roughness described by fractal geometry yielded relationships of the abrasive wear rate and wear coefficient in terms of the interfacial shear strength (adhesion), topography (fractal) parameters of the hard/rough surface, elastic–plastic material properties of the soft/smooth surface, and total normal load. Analytical results from the single-contact analysis provide insight into the deformation of a perfectly plastic material caused by the abrasive action of a rigid asperity/wear particle under different normal load and interfacial friction (adhesion) conditions. The dependence of the abrasive wear rate and wear coefficient on normal load (global interference), roughness of the abrasive surface, elastic–plastic material properties of the abraded surface, and interfacial shear strength (lubrication effect) is interpreted in the context of numerical results obtained for representative ceramic/ceramic, ceramic/metallic, and metal/metal sliding systems.     

Onset of Surface Damage in Modular Orthopedic Implants: Influence of Normal Contact Loading and Stress-assisted Dissolution

Surface damage at interfaces of modular implants results from repeated fretting contacts between metallic surfaces in a corrosive environment. As a first step in understanding this complex process, multi-asperity contact experiments were conducted to characterize roughness evolution due to action of contact loads and exposure to a reactive environment. Cobalt–chromium specimens with surface roughness similar to modular implant were first subjected to only contact loading and subsequently, to alternating contact loads and exposure to reactive environment. During repeated normal contact loading, amplitude of surface roughness reached a steady value after decreasing during the first few cycles. However during the second phase surface roughness amplitude continuously evolved—decreasing during contact loading and increasing on exposure to corrosive environment. The increase in roughness amplitude during surface reaction depended on the magnitude of applied contact loads. A damage mechanism that incorporates contact-induced residual stress development and stress-assisted dissolution is proposed to elucidate the measured surface roughness evolution.     

苜蓿草粉对金属材料磨损性能的影响

采用正交试验法在磨料磨损试验机上考察了不同粒度苜蓿草粉对45#钢和HT200灰铸铁磨损性能的影响,研究了不同载荷和转速等条件下的磨料磨损行为,采用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行观察.结果表明:影响材料磨损性能的因素由大到小依次为转速、磨粒粒度和载荷;苜蓿草粉磨粒对金属材料表面的磨损为硬、软磨粒共同作用的结果;45#钢在硬磨料磨损条件下以显微切削为主要磨损机制,在软磨粒磨损条件下以多次塑性变形和低周期疲劳为主要磨损机制;HT200灰铸铁以塑性变形而产生的脆化剥落为主要磨损机制.