D2车轮钢原始组织对滑动磨损性能的影响

采用MRH-5A型环块磨损试验机对D2车轮钢及U71Mn钢轨钢采取对摩方式进行滑动磨损试验,研究原始组织对D2车轮钢滑动磨损性能的影响. 结果表明:以回火索氏体(TS)为原始组织的D2车轮钢比片状珠光体组织(P)+先共析铁素体(F)的D2车轮钢具有更好的耐磨性能. P+F和TS表面磨损机制均以磨粒磨损和黏着磨损为主,而P+F表面磨损更严重且伴随大块白层剥落现象. TS塑性变形层更薄,其内的铁素体细化成纳米晶,粒状渗碳体不发生剪切变形,主要以溶解为主,不易形成较厚的白层,不发生大块剥落现象,提高耐磨性能.      

马氏体钢干滑动磨损纳米梯度结构的形成机理研究

采用SFT-2M销盘式摩擦磨损仪对马氏体钢进行干滑动磨损试验. 通过扫描电镜、透射电镜和显微硬度计对滑动磨损后的显微组织进行了表征. 结果表明:显微组织的变化随着接触载荷的不同,受到不同磨损机制的主导. 在相对较低接触载荷下,马氏体板条在磨粒磨损机制下发生弯曲;在高接触载荷下,马氏体板条在黏着磨损机制下形成梯度结构. 滑动磨损引发大量塑性变形,在材料内部产生高位错密度的几何必要边界(GNBs)和伴生位错边界(IDBs),导致层片结构的形成. 随着这两种边界数量的增大,层片间距减小,晶粒被分割为更小的晶粒,最终形成纳米层片结构.      

动车组车轮轮缘塑性变形白层组织分析

本文作者对动车组ER8C车轮轮缘白层的微观组织进行了观察,重点对由于剧烈塑性变形而形成的白层进行了分析和探讨.在光镜下可以观察到白层厚为3~18μm,分布不连续.在扫描电镜下,塑性变形白层主要有两种类型:一种为经塑性变形作用而细化的组织和经动态再结晶作用得到的铁素体纳米晶,后者具有纳米量级的铁素体晶粒.白层内的碳化物数量与塑性变形程度及运行过程中的温升有关,越接近表层未溶碳化物越少、晶粒越小.白层形成机制主要分为两种:一种为反复塑性变形作用的机制,导致铁素体破碎细化同时伴随碳化物碎化溶解;另一种为变形与一定温升综合作用的机制,表层发生动态再结晶而形成超细晶粒组织并伴随碳化物溶解,后者在超细晶粒形成中起主导作用.     

激光离散处理车轮钢-钢轨钢摩擦副的摩擦学性能研究

将激光离散处理前后的车轮试样分别与钢轨试样匹配,利用滚动接触摩擦磨损试验机测试各摩擦副的摩擦系数和磨损率,研究激光离散处理对轮轨摩擦副滚动接触摩擦磨损性能的影响.结果表明:车轮试样经过激光离散处理后,其抗磨损性能大幅增加,对应的轮轨试样摩擦副的摩擦系数小幅增加,其对摩钢轨试样的磨损加剧.未处理车轮试样主要发生剥层磨损并伴随轻微的疲劳磨损;处理后的车轮试样主要发生疲劳磨损并伴随轻微的剥层磨损.这是由于激光离散处理提高了车轮试样表层材料的抗塑性变形能力,从而抑制了材料的剥层磨损.各钢轨试样均发生剥层磨损,但是车轮试样经激光离散处理后,对应钢轨试样的剥层磨损加剧.     

微动白层形成的控制因素及其对磨损过程的影响

在径向和复合(切向与径向复合)微动条件下，考察了2091铝锂合金在不同载荷水平和倾斜角度下的微动行为和损伤过程；结合不同阶段微动磨痕剖面分析，研究了微动白层(TTS)的形成条件，并详细分析了在不同微动阶段TTS的演变过程．结果表明，TTS形成的主要控制因素是表面切应力和切向位移，TTS形成过程呈现塑性变形特征；TTS对磨损过程具有重要影响．     

M2钢离子氮化与离子镀TiN复合涂层的高温滑动磨损特性

研究了Ｍ２高速钢基体离子氮化和离子镀ＴｉＮ复合涂层在５００￣７００℃下的高温滑动磨损特性,利用ＸＲＤ分析了涂层的相结构,用划痕法测定了涂层的结合力,并用ＳＥＭ观察分析了涂层磨损表现形貌和磨损机离子氮化与离子镀ＴｉＮ复合涂层的结合力和硬度均高于ＴｉＮ涂层,其高温耐磨性优于ＴｉＮ涂层磨损随温度升高,各涂层的磨损率和摩擦系数均,离子氮化过渡层对ＴｉＮ涂层起到有力的支撑作用,涂层的主要磨损机制为粘着磨损、     

合金含量对高速车轮材料滚动接触磨损性能的影响

将2种含碳量相同合金含量不同的高速车轮材料分别与钢轨材料匹配,利用滚动接触摩擦磨损试验机测试了各摩擦副的摩擦系数和磨损率,比较研究了组织、硬度和加工硬化等因素对车轮材料滚动接触磨损性能的影响.结果表明：在传统的高速车轮材料中适当地增加Si、Mn的含量,降低Cr的含量可以提高车轮材料的抗磨损性能;硬度高的车轮材料未必耐磨,组织差异对车轮材料的抗磨损性能影响显著;表面裂纹易萌生于高度变形的先共析铁素体组织;加工硬化引起的硬度增加对材料的抗磨损性能影响不大.     

20CrNiMo钢在冲击滑动耦合作用下的磨损特性研究

采用L16(45)四水平正交表设计试验,利用自行研制的冲击滑动磨损试验装置研究20CrNiMo钢在冲击滑动耦合作用下的磨损特性,运用极差分析及多元线性回归处理试验数据,得到20CrNiMo钢在冲击滑动耦合作用下的平均磨损质量损失与各试验因素(冲击频率、冲击力和滑动速度)的回归方程,并通过扫描电子显微镜观察分析磨痕表面形貌.结果表明:试验因素对20CrNiMo钢平均磨损量的影响程度由大到小依次为冲击力冲击频率滑动速度;平均磨损质量损失随冲击力和冲击频率的增加而增大;20CrNiMo钢在冲击滑动耦合作用下的磨痕表面呈现片状剥落迹象,随着冲击力及冲击频率的增加,片状剥落趋向严重;磨损表层组织在冲击滑动耦合作用下发生较严重的塑性变形而从磨痕边缘挤出、剥落,导致材料流失.20CrNiMo钢在冲击滑动耦合作用下的磨损机制为剥层磨损.     

贝氏体钢在多次冲击接触载荷下的反常磨损行为研究

采用JD-125型冲击试验机对贝氏体钢表面进行40 h的往复冲击磨损试验,观察表层组织演变和磨损率的变化过程.结果表明:在6.0 J冲击下磨损率始终稳定不变,呈现出通常的冲击磨损规律;而在8.2 J冲击下,冲击10 h后磨损率急剧下降,甚至低于6.0 J冲击下的磨损率,材料显示出反常的磨损规律;8.2 J冲击下材料磨损表面出现大量非晶相,且出现少量纳米晶嵌于非晶基底中,使得普通的冲击磨损过程被强烈抑制,因此磨损率下降,其磨损表面形貌也较低能冲击下的表面更为平整和均匀.同时还证明只有冲击能量超过某个阈值,材料表面才能够形成非晶层.     

触变成型AZ91D镁合金的干滑动磨损机制图研究

磨损机制图是表征材料在特定接触模式、滑动速度、试验载荷下的磨损机制转换关系.本文作者以触变成形AZ91D镁合金为研究对象,试验在ASTM1045钢块上进行,在98~490 N的载荷及0.083~1.084 m/s的滑动速度范围内进行磨损率的测量,通过扫描电镜(SEM)、电子探针分析仪(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)对磨损表面(断面)和磨屑的形态及微观结构进行观察,探讨了触变成型AZ91D镁合金在干滑动条件下的磨损机理并绘制了合金的磨损机制图.结果表明:触变成形AZ91D镁合金在干滑动条件下的磨损行为可分轻微磨损和严重磨损,前者在稳定情况下进行,接触面温度存在热平衡效应,其磨损量与滑动距离成线性增加,而严重磨损的磨损量随滑动距离剧烈增加.轻微磨损又包括以氧化与磨粒的混合磨损和剥层磨损两种机制,其磨损的转变逐渐发生,磨损率无明显差异;严重磨损主要以严重塑性变形引起的磨损和熔融磨损进行,其转变会导致磨损率的剧烈增加.磨损试验中,接触面温度与表达式(F~(1/4)V~(1/2))存在函数关系,除熔融磨损外,轻微磨损到严重磨损的转变发生在摩擦面温度75℃±5℃左右.     

纳米TiAIN涂层硬质合金刀具高速铣削AerMet100钢的磨损机理

采用纳米TiAIN结构涂层硬质合金刀具对新型难加工材料AerMet100钢进行高速铣削试验,并对实验获得的数据从刀具磨破损形态及其磨损机理2方面进行系统地分析和研究。研究表明纳米TiAIN结构涂层硬质合金刀具在高速面铣削AerMet100钢时磨损破损形式主要为前刀面磨损、后刀面磨损、涂层材料的破损、微崩刃、边界沟槽磨损,贝壳状崩落;磨损机理主要是磨粒磨损、粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损。此外,研究发现,高速铣削AerMet100钢时,由于工件材料中的Co含量较高,刀具中的Co元素不但没有扩散流失,反而增加。     

接触应力对FCB车轮钢组织演变与性能的影响

利用双盘滚动摩擦磨损试验机进行了贝氏体车轮钢的滚动磨损试验,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)分析不同接触应力条件下贝氏体车轮钢次表层微观组织演变. 结果表明:在滚动磨损条件下,磨损机制由黏着磨损转变为疲劳磨损,增大接触应力对黏着磨损阶段的磨损量影响不大,但会显著增加疲劳磨损阶段的磨损量;贝氏体车轮钢在塑性变形的过程中,贝氏体铁素板条中位错逐渐增值、先累积形成小角度晶界,而后形成大角度晶界,使贝氏体铁素体发生细化;接触应力的大小影响表层组织的演变,当接触应力增至1 150 MPa时,晶粒细化为超细等轴晶,继续增加接触应力,组织变化并不明显. 接触应力大小会影响贝氏体车轮钢的表面硬度. 接触应力增加使贝氏体车轮钢的表面硬度增高,硬化层深度增大.      

高速干摩擦条件下铝基复合材料的摩擦磨损行为研究

在MMS-1G型高速干滑动摩擦磨损试验机上,采用铝基复合材料和蠕墨铸铁作为销试样,研究了速度和接触压力对摩擦副摩擦磨损特性的影响.结果表明:摩擦副的摩擦磨损特性受控于所产生的摩擦热、材料的导热能力以及材料保持一定塑性变形抗力的温度条件三者之间的耦合作用;随着速度与接触压力的增加,摩擦副的摩擦系数显著降低;不同材料表现出不同的磨损行为;接触压力愈高,材料的摩擦磨损性能差异愈小;在本文试验条件下,当摩擦速度较低(＜100 m/s)时,蠕墨铸铁表现出良好的摩擦磨损特性,而速度较高(＞100 m/s)时, 铝基复合材料表现出较优良的摩擦磨损性能.     

原始组织对ER9车轮钢滚动接触疲劳性能的影响

利用双盘滚动接触疲劳试验机对原始组织分别为片状珠光体+先共析铁素体(P+PF)和回火索氏体(TS)的ER9车轮钢试样进行滚动接触疲劳试验,并对结果进行了分析。结果表明:在油润滑条件下,原始P+PF试样的滚动接触疲劳寿命是TS试样的2.8倍.?其原因是原始的P+PF的试样表面存在厚约1?μm的机加工细晶层,而TS试样无明显细晶层,在疲劳过程中,P+PF试样会优先在细晶层内萌生浅层裂纹并平行于表面扩展形成浅层剥落,而后在细晶层剥落的区域萌生疲劳裂纹,而TS试样则直接在试样表面萌生疲劳裂纹.?经过1×105周次在空气中的预磨损后,两种不同原始组织的试样表面均被强化,滚动接触疲劳寿命均有大幅度的提升.?但由于P+PF试样预磨损过程中机加工细晶层的剥落以及产生了少量的疲劳磨损,部分疲劳磨损裂纹成为滚动接触疲劳裂纹的裂纹源,而预磨损后的TS试样的表层形成分布更为均匀的细晶层,故预磨损后的TS试样的滚动接触疲劳寿命远高于P+PF试样.      

高速车削300M超高强度钢时的Al2O3 基陶瓷刀具磨损机理研究

使用Al2O3基陶瓷刀具对300M超高强度钢进行了干切削试验,采用电子扫描显微镜（SEM）观察刀具的磨损形貌,并通过能谱分析仪（EDS）测量了陶瓷刀具磨损微区的各元素含量,分析了陶瓷刀具的主要磨损机理.结果表明：陶瓷刀具磨损的主要机理为粘结磨损、磨粒磨损和氧化磨损.粘结磨损主要发生在前刀面上,且受刀具材料和工件材料接触点应力状态的影响.刀具前、后刀面的磨损边缘区易发生氧化磨损.     

钢圆管在内爆加载下的层裂特性研究

利用完整回收技术,获得了20钢圆管在不同固体装药厚度、装药类型以及外壳条件的滑移内爆加载下形变和层裂的特征和规律,得到了钢圆管层裂的相对临界装药厚度等初步结果,分析了装药类型、装药厚度、外壳对钢圆管层裂的影响。     

掺杂Cu(OH)2纳米微粒聚电解质多层膜的摩擦磨损行为研究

采用分子沉积技术在石英和单晶硅基底上交替吸附带相反电荷的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)制备出初始聚电解质多层膜,在聚电解质多层膜上吸附Cu2 且与磺酸根键合于碱性溶液中水解,在聚电解质内原位生成Cu(OH)2纳米微粒,通过多次吸附-水解循环原位生成掺杂Cu(OH)2纳米微粒聚电解质多层膜.采用紫外可见吸收光谱、原子力显微镜及透射电子显微镜分析原位生成Cu(OH)2纳米微粒前后多层膜的结构与形貌,采用LKDM-2000型摩擦磨损试验机评价多层膜的摩擦磨损性能.结果表明:与初始多层膜相比,含Cu(OH)2纳米微粒聚电解质多层膜的摩擦系数有所提高,且随法向载荷的增加变化较平稳;聚电解质多层膜表现出较好的耐磨性,这是由于聚电解质多层膜内的纳米微粒提高了承载能力;薄膜的磨损机理主要为粘着磨损,由于纳米微粒的存在,可以减轻其塑性变形和粘着磨损.     

成分和组织对衬板钢在腐蚀料浆环境下的冲击磨损性能与机理的影响

利用改造后的MLD-10型冲击磨损试验机研究了3种冶金矿山湿磨衬板钢在铁矿石酸性矿浆中的冲击腐蚀磨损行为;采用扫描电子显微镜观察了试样磨损表面形貌,用光学显微镜分析了垂直于试样磨损表面的亚表层金相组织.结果表明:低碳高合金钢的耐冲击腐蚀磨损性能优于高锰钢及中碳合金钢;低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损机制主要为挤出硬化棱剥落、轻微的腐蚀磨损及浅层疲劳剥落,高锰钢的主要冲击腐蚀磨损机制为较深层的累积变形疲劳剥落和严重的腐蚀磨损,而中碳合金钢的主要冲击腐蚀磨损机制为深层脆性剥落和严重的腐蚀磨损.