铜基石墨密封材料的摩擦磨损性能研究

为研究液体火箭发动机密封材料——铜基石墨材料的摩擦磨损规律,采用销盘试验考察了铜基石墨材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能和磨损机理,探讨了速度、载荷、摩擦温升对材料摩擦磨损性能的影响,结果表明:水润滑条件下不易形成铜基石墨转移膜,所以水润滑时的摩擦因数比干摩擦时的摩擦因数大;水润滑下,磨损机理为黏着和磨粒磨损,适当增加载荷、降低速度有利于降低铜基石墨材料的磨损率;干摩擦下,磨损机理为黏着磨损,适当降低载荷、提高速度有利于降低铜基石墨材料的磨损率。     

Fe3Al网络结构增强Al基复合材料的磨损特性

采用机械球磨及退火工艺制备Fe3Al金属间化合物粉体,通过有机前驱体的制备、负压浸渗法制备Fe3Al/Al网状结构复合材料。经扫描电镜、摩擦磨损试验机分析研究该材料的磨损性能。结果表明,Fe3Al/Al复合材料的磨损失重量随网络结构增强体Fe3Al体积分数的增加而降低,随磨擦时间和摩擦载荷的增加而增加。当φ(Fe3Al)=20%,摩擦载荷=90 N,磨球转数=1 000 r/min,摩擦时间=20 min时,试样磨损失重量仅为24 mg,较纯铝试样降低了85%;Fe3Al/Al复合材料磨损机制是在"磨粒磨损"和"黏着磨损"间交替往复混合进行。     

超低温环境下铝/铜摩擦副的摩擦磨损特性

为探究超低温环境下铝/铜摩擦副的摩擦磨损特性,采用四球摩擦磨损试验机、表面轮廓仪、扫描电镜等研究超低温环境下不同载荷、不同转速时铝/铜摩擦副的干摩擦性能,并与常温工况进行对比。研究结果表明：超低温环境下,铝/铜摩擦副的平均摩擦因数随着载荷的增加呈现下降趋势,但摩擦副的平均摩擦因数与磨损量比常温环境下的大;常温环境下,摩擦副产生的铝屑集中黏附在铝基体表面中央区域,而超低温环境下铝屑主要分布在铝基体表面边部区域,且有逐渐向摩擦面外排出的趋势;在常温环境下,铝/铜摩擦副摩擦磨损以磨粒磨损和黏着磨损为主,在高载荷、高转速时主要发生黏着磨损甚至出现烧结现象,而在超低温条件下,其摩擦磨损以磨粒磨损为主,在高载荷、高转速时摩擦面间主要发生挤压剥落现象。     

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.     

椭圆股和三角股钢丝绳扭转及弯曲性能研究

对椭圆股和三角股钢丝绳的扭转和弯曲性能进行了有限元分析.在考虑两类钢丝绳股空间结构的相似性及钢丝间的摩擦接触等情况下,对捻向为右捻的椭圆股和三角股钢丝绳进行参数化建模和性能求解.仿真结果表明:两类钢丝绳股的扭转刚度均随捻角和侧丝直径的增大而增大,椭圆股钢丝绳的扭转刚度和弯曲刚度低于三角股钢丝绳;相对三角股芯丝,椭圆股的芯丝应力集中现象更加明显;在相同的扭转载荷作用下,椭圆股钢丝绳比三角股钢丝绳更易达到应力屈服,这与弯曲载荷作用下的现象相反.     

单股钢丝绳丝间多层耦合接触性能研究

针对单股钢丝绳在服役过程中因丝间接触引起的失效问题,基于弹性接触理论和曲杆理论,研究轴向扭转载荷作用下单股钢丝绳丝间多层耦合接触性能。首先,综合考虑泊松比效应和接触变形等因素,建立具有多层结构的单股钢丝绳轴向力学性能与丝间接触性能的数学模型。其次,采用基于半解析法(SAM)的数值方案进行耦合求解。半解析法求解过程中,采用共轭梯度法(CGM)和快速傅里叶变换(FFT)求解多层结构单股钢丝绳丝间接触压力、接触变形及钢丝内部应力,揭示单股钢丝绳芯丝与内层螺旋钢丝间、内外层螺旋钢丝间的接触性能参数随扭转载荷变化的演变规律,以及钢丝绳结构参数对单股钢丝绳丝间接触行为的影响机制。最后,通过与COSTELLO理论计算结果对比,验证单股钢丝绳多层接触耦合模型的有效性。研究结果表明:轴向扭转载荷作用下,单股钢丝绳芯丝与内层螺旋钢丝间、内外层螺旋钢丝间的最大接触压力和变形均位于接触中心,且随扭转加载进程而呈非线性变化;在大扭转载荷下,内层螺旋钢丝与外层螺旋钢丝间的接触区易先发生应力屈服;相比于内层螺旋钢丝捻角,外层螺旋钢丝捻角对单股钢丝绳内部各层丝间的接触作用影响更加显著;扭转载荷引起的最大钢丝应力位于接触界面下,该应力区的应力及深度随螺旋钢丝捻角增大而增大。     

重载接触试验与机理分析

为研究重载接触工作状况下机械零部件的耐磨性,提高零部件的使用寿命,以某重载装备伸缩臂的托辊系统为研究对象,进行托辊系统与支撑板重载接触试验,研究摩擦试件的磨损机理.使用光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱分析仪对试件磨损后的表面宏/微观形貌、化学成分和塑性变形情况进行分析.结果表明,在重载工作状况下,随着磨损次数的增加,支撑板的磨损机理呈现为综合的磨粒磨损和黏着磨损;而由于托辊的硬度比支撑板硬度高,所以托辊的磨损机理主要是磨粒磨损,伴随着轻微的黏着磨损.通过对磨损后托辊截断面的显微组织观察,发现表层片状珠光体局部区域有位错、组织破坏等现象,这表明重载接触下托辊已经发生塑性变形.     

镍奥氏体铸铁耐腐蚀及磨损行为

针对高镍奥氏体铸铁成本高的特点,拟通过用价格低廉的锰代替价格昂贵的镍,并调整Cu,Cr和Si等元素含量,制备低镍奥氏体铸铁。研究镍铸铁在5%(质量分数)HCl溶液中的腐蚀行为和在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的电化学腐蚀行为及在干摩擦条件下的耐磨损性能。研究结果表明:在5%HCl溶液中,低镍铸铁耐腐蚀性能与高镍铸铁的耐腐蚀性能相当;同时,所有镍铸铁试样在3.5%NaCl盐溶液中的电化学腐蚀行为都出现了氧扩散的平台,并且自腐蚀电流密度与自腐蚀电位随着Ni,Cr和Cu含量的降低而不同程度地增加;在干摩擦条件下,低镍铸铁的耐磨损性能接近或高于高镍铸铁的耐磨损性能,其主要的磨损机制是黏着磨损,同时还存在疲劳磨损和磨粒磨损。     

汽车零件磨损类型及成因

归纳了汽车控件磨损的类型,硬质颗粒夹摩擦而磨损、粘着磨损交变载荷作用的饿疲劳磨损、腐蚀等,研究了其成因。     

23-8N气门钢的高温摩擦磨损特性

研究了23-8N气门钢采用完全时效和固溶+时效热处理后的高温摩擦磨损性能,并对其金相组织、物相组成等进行了分析.结果表明:随着温度的升高,两种不同热处理试样的摩擦系数和磨损体积均呈现出先减小后增大的趋势;常温下,完全时效处理试样耐磨性较好,试样表面出现了犁沟和片状磨屑,表现为磨粒磨损和黏着磨损;而高温时,由于固溶时效处理试样的表面氧化膜更厚,其耐磨损性能更好;在400℃时,两种试样表面被致密的氧化膜覆盖,所以其磨损量最小,该温度下试样的磨损形式以轻微的氧化磨损为主;在500~650℃时,随着温度的升高,试样的磨损量逐渐增加,磨损机制也发生转变,由轻微氧化磨损转变为严重磨粒磨损、黏着磨损和氧化膜的疲劳剥落.     

马氏体钢力学性能和耐磨性的关系

对自行研制的新型马氏体耐磨钢20Si2Ni3进行了Q-P-T(淬火-分配-回火)及传统淬火-回火(Q-T)热处理,用MLD-10型动载磨料磨损实验机比较在1.5J冲击能量、石英砂磨料条件下,20Si2Ni3钢和高锰钢ZGMn13的冲击磨料磨损性能,并用X射线测量磨损实验前后20Si2Ni3钢残余奥氏体量的变化,用扫描电镜(SEM)分析磨损机理。结果表明:经两种热处理工艺后的20Si2Ni3钢,其冲击磨料磨损性能均优于高锰钢。相比传统Q-T热处理工艺,经Q-P-T热处理后的20Si2Ni3钢,在保持较高硬度的同时,冲击韧性得到了较大提高;不同热处理工艺后,在硬度均约HRC45.5时,20Si2Ni3钢的冲击磨料磨损性能随着冲击韧性的增加而提高,磨损机理以显微犁削为主。     

高锰钢冲击磨料磨损特性的研究

本文对高锰钢在不同冲击载荷下的加工硬化规律和其磨料磨损特性作了系统的试验研究，并找出了加工硬化值与耐磨性间的对应关系，指出高锰钢以其加工硬化值大于ＨＲＣ５４的工况为其适宜工况。     

硼锆共渗层在磨粒和冲击疲劳磨损时的磨损行为(英文)

本文研究了5CrMnMo钢的硼锆共渗层与渗硼层在磨粒和冲击疲劳磨损试验时的磨损行为。结果表明,在磨粒和冲击疲劳磨损条件下,共渗层的耐磨性比渗硼层的优越,其因在于共渗层脆性比渗硼层的低。共渗与渗硼后经等温淬火的试样比不经等温淬火的试样,其冲击疲劳下的耐磨性得到明显地改善,可认为是残余应力降低与过渡区强化的结果。本试验中的磨损机制,磨粒磨损是塑性变形与犁削机制,冲击疲劳磨损则是冲击疲劳、滑动与磨粒磨损的复合机制。     

TiNi系形状记忆合金两体磨粒磨损机制研究

研究了硬度较低的ＮｉＴｉ系形状记忆合金的两体磨粒磨损行为,其耐磨性明显高于硬度较高的３８ＣｒＭｏＡｌ（氮化）合金,认为形状记忆合金（ＳＭＡ）的超弹性,弹性模量非线性,高强度及良好的耐疲劳性等因素的综合作用构成了ＳＭＡ的“自适应”磨损机制,这种“自适应”机制是ＮｉＴｉ系形状记忆合金具有极好耐磨性的根本原因。     

WC的质量分数对喷熔层耐磨性能的影响

在自熔性合金粉末Ni60中机械混合不同质量分数的WC进行火焰喷熔,通过喷熔工艺性能试验、喷熔层宏观硬度测试、喷熔层低应力磨粒磨损试验、喷熔层冲击磨粒磨损试验和显微组织分析,研究了w(WC)对喷焊层耐磨性能的影响。试验证明:随着合金粉中w(WC)的增大,喷焊工艺性能变差,但当w(WC)低于50%时,WC的加入对喷焊工艺性能影响不很明显,喷熔层硬度变化不大,喷熔层低应力磨粒磨损性能随w(WC)的增大而提高;当w(WC)大于50%时,WC的加入使喷熔工艺性能变得极差,喷熔层的硬度和耐低应力磨粒磨损性能降低。由于WC硬而脆的性能和在喷熔层显微组织中起分割基体的作用,喷熔层耐冲击磨粒磨损性能随w(WC)的增大而降低。     

超细碳化钨体积分数对喷焊层耐磨性的影响

为了获得质量较好的喷焊层，提高喷焊层的耐磨性，在镍基自熔性合金粉末F102中加入不同体积分数的亚微米碳化钨（WC）进行氧一乙炔火焰喷焊．通过磨粒磨损试验、显微硬度测试和显微组织分析，研究了不同WC体积分数对喷焊层质量及其耐磨性的影响．试验结果表明WC的体积分数为1％时，喷焊层的质量最优，耐磨性最好，硬度也最高．但随着WC体积分数的进一步增加，喷焊层的耐磨性和硬度反而有所下降．涂层的耐磨性主要与涂层硬度．WC硬相的含量，空洞的数量及大小等有关．硬度越高，WC硬相越多，空洞越少、越小，涂层的耐磨性越好，反之越差．     

表面纳米化对高锰钢磨料磨损性能的影响

利用传统的喷丸技术，在高锰钢表面制备出了具有纳米晶结构特征的表层，并利用X射线衍射仪及高分辨透射电子显微镜表征了表面纳米晶的微观组织结构特征．喷丸处理试样的表层晶粒细化至纳米量级，喷丸60min试样的表面晶粒尺寸约为3～8nm．随着喷丸处理时间的增加，试样表面硬度增加，晶粒尺寸减小．利用三体磨料磨损试验机检验了喷丸处理前、后试样的磨料磨损性能，结果表明：喷丸时间为2～30min时，试样的耐磨性随着喷丸时间的增加而增加；喷丸30min试样的耐磨性提高了72％；过长的喷丸时间导致试样产生微裂纹而使耐磨性下降．晶粒细化和硬度提高使磨损机理发生改变，未喷丸处理试样的磨损主要为微观切削，而喷丸处理试样的磨损主要为疲劳剥落，磨损机理的改变使材料的耐磨性提高．     

钢的制动磨损机理

在ＭＭ－１０００磨损试验机上,对３５ＣｒＭｏ钢与石棉和半金属摩擦材料组成的摩擦副进行了制动磨损试验,重点研究了钢的制动磨损机理．研究结果表明,钢的制动磨损形式主要是磨粒磨损、氧化磨损和粘着;因摩擦热的影响,制动后钢的摩擦表面出现热震开裂,表层组织过热甚至过烧,表面的粘着物由表向里扩散;钢在制动过程中还出现特有的浅层剥落,它是一个塑性变形积累、裂纹形成和扩展的过程．     

Relationship among wear-resistance of three-body abrasion,substructure and property in martensite steels

The effects of subsurface hardness on wear-resistance of martensitic steel 20Cr, 40CrSi, 60Mn, T8 and T10 in three-body abrasion under static load was investigated. It shows that the characteristic ofthe subsurface hardness distribution and the abrasive wear resistanceis related to the substructure near the worn surface. The substructure of the tested martensite steel has an apparent relationship with thecarbon content and steels with moderate carbon content and hardness exhibit good resistance to abrasive wear. The competition of the work-hardening effect and the temper softening effect, which resulted from deformation and friction heat generating during abrasive wear is considered to be a main reason for the relation among wear-resistance, hardness and substructure. At the test conditions, the wear-resistance of 40CrSi is the best.     

高铝铜合金激光熔敷层高载荷干摩擦下的摩擦磨损特性

采用激光熔覆技术在45#钢基体上制备高铝铜合金涂层,对涂层进行较高载荷下的干摩擦磨损实验研究,测定不同载荷下涂层的摩擦系数,观察涂层的磨损形貌,测量涂层不同载荷下的磨损失重量,探讨涂层的磨损机理。结果表明:随外加载荷的增加,激光熔覆层的摩擦因数变化很小,其值在0.65～0.83,具有很好的摩擦稳定性,磨损量随载荷的增加逐渐增大,但不同载荷下涂层的磨损机理不同,在100N的较低载荷下,涂层以磨粒磨损和刮擦磨损为主,随载荷增加到200、300N时,磨损失重的主要原因是切削磨损和磨粒磨损,当载荷超过400N时,涂层的磨损形式则以磨粒磨损、粘着磨损和剥落磨损的复合磨损形式体现.