高速氧化铝粒子冲蚀下高锰钢的磨损特性

本文通过对高锰钢的磨损表面形貌、磨屑形貌和次表层硬度的分析等手段研究了高速氧化铝粒子(200m/s)冲蚀下高锰钢的磨损特性。结果表明,在高速氧化铝粒子冲蚀下,高锰钢仍具有典型延性材料的冲蚀磨损特性。磨损机理在低角冲蚀时为显微切削、犁沟及薄层脱落,而在高角冲蚀时则主要为薄层脱落。由于加工硬化和应变诱发马氏体效应而形成的表面硬化层使高锰钢的磨损分为两个阶段:初始阶段和稳定阶段,初始阶段的磨损率高于稳定阶段的磨损率。低角冲蚀时,此表面硬化层可以提高高锰钢的耐磨性,而在高角冲蚀时,此表面硬化层对耐磨性有不利影响。     

TiCP/Ni60耐磨耐蚀激光熔覆层的制备及干滑动摩擦磨损性能研究

本文研究了通过激光熔覆工艺在45#钢表面制备TiCP/Ni60复合材料熔覆层的组织结构及干滑动摩擦磨损性能.研究结果表明,碳素钢表层形成的1～2 mm厚度的激光熔覆层,主要由硬质相M23C6、CrB及固溶体γ-Ni等组成,大量M23C6的形成,使Ni60熔覆层硬度达到HRC 58.8,熔覆层中添加15%的TiC可使熔覆层硬度进一步提升到HRC66.3;熔覆层中TiC使其摩擦系数有所降低并趋于稳定,全载荷范围内摩擦系数的波动从0.22减少到0.062.TiC颗粒的加入可明显降低熔覆层磨损率,但TiC颗粒的存在磨损面上不形成摩擦层;熔覆层中TiC颗粒含量过多,则在干滑动磨损过程中提高耐磨性的同时,也会促使TiC破碎形成磨屑,碎裂的TiC小颗粒,加剧磨粒磨损,过多的TiC也会急剧熔覆层内部裂纹的形成和扩展,加剧剥层磨损.     

TiN涂层的滑动磨损特性

研究了 3Cr2 W8V基体离子镀 Ti N涂层的滑动磨损特性。分析了涂层的磨损机理。结果表明 :Ti N涂层的耐磨性明显高于 3Cr2 W8V基体。涂层的主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳剥落。当试验载荷从 4 90 N到 980 N时 ,涂层的磨损率上升 ,而从 980 N上升到 1 4 70 N时 ,各涂层的磨损率下降 ,其原因是磨损机制发生了变化 ,前者以磨粒损为主 ,氧化磨损为辅 ;而后者以氧化磨损为主。     

滚动方向对CL60车轮材料接触疲劳损伤的影响

为研究车轮滚动方向对车轮材料接触疲劳损伤的影响机制，利用WR-1滚动磨损试验机进行了车轮单向和双向运行滚滑磨损试验，使用光镜和扫描电镜分析了试验后车轮试样的表面磨损形貌、剖面疲劳裂纹形貌及磨屑尺寸，探究了换向运行工况下车轮表面损伤、裂纹扩展、磨屑尺寸随反向循环次数的演变规律. 研究结果表明:车轮表面损伤以起皮剥落为主，反向循环次数从1万次增加到12万次时，初始剥落逐渐消失，继而形成与原滚动方向相反的新剥落，相同循环次数下改变车轮滚动方向有利于减轻车轮材料疲劳损伤；车轮换向改变了表面微裂纹的扩展方向，形成4°～8° 的反向疲劳裂纹，并出现了裂纹扭曲和分支现象；单向滚动时，随循环次数增加，磨屑尺寸先增大后减小，反向后磨屑厚度先增大后减小，反向1万次时，磨屑厚度增大到10～12 μm，为单向时的两倍.      

Ag-Cu/Ti双层膜摩擦磨损特性研究

对Ag-Cu/Ti双层膜的摩擦磨损特性，显微硬度进行了实验研究和理论分析，结果表明，在干摩擦条件下，当膜最在0．224－0．576μm时，磨损率分别随膜厚，载荷，滑动速度的增大而增大，摩擦系数分别随膜厚，载荷的增大而减小，显微硬度随膜厚度的增大而减小；其磨损的形式主要以磨粒磨损为主，并伴有轻微的粘着磨损。     

二硫化钼填充乙烯基树脂的摩擦学性能

研究了不同质量分数的二硫化钼（MoS2）填充乙烯基树脂（VER）复合材料及所成转移膜在不同转速、载荷下的摩擦学性能,并对摩擦表面形貌进行了分析．结果表明：MoS2含量低于15％和高于35％时主要磨损机制分别为粘着磨损和轻微犁削式的磨粒磨损,且都不随转速的变化而改变;但MoS2含量处于15％～35％时主要磨损机制为粘着磨损、疲劳剥落式的磨粒磨损,且随转速的增加而减弱．另外,MoS2含量低于25％时摩擦系数随载荷增加而增大,高于25％时却随载荷增加而减小,磨损率均变化不大．对偶盘上形成的转移膜能有效降低摩擦磨损,随着MoS2含量的增加,转移膜的减摩时问逐渐延长,而摩擦系数基本不变;随着载荷的增加,转移膜的摩擦系数逐渐降低,减摩时间则大幅度缩短．     

弹性金属塑料复合材料的干摩擦特性

在MPX－2000盘销式摩擦磨损试验机上,研究了弹性金属塑料复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损特性,结果表明：在给定的试验条件下,EMP复合材料与40#锻钢对摩时,相同滑动速度下摩擦因数随载荷的升高而减小,相同载荷下滑动速度等摩擦因数反而低,当试验转速分别1102r/min和370r/min时,其摩擦因数最后分别基本稳定为0．074和0．082,而磨损率随载荷的升高而增大,高速时的磨损率比低速时的大,结合磨损表面的扫描电子显微镜分析,给出了EMP复合材料磨损的主要过程,并据此解释了该材料的上述现象。     

角接触球轴承微动磨损行为

为了解载荷、摆动角度和循环次数对角接触球轴承微动磨损行为的影响,用自制的轴承微动试验装置对角接触球轴承QJ208在干态下进行了3种摆角(0.88°、1.21°和1.54°)、4种轴向载荷(2.5、5.0、10.0和20.0 kN)、2种循环次数(2和12万次)的摆动微动试验,在此基础上,对轴承磨痕进行分析.结果表明:外圈上微动磨损随载荷增大而减缓,随摆角增大而加重,随循环次数的增加,其磨损增幅趋缓;在摆角为0.88°时,磨损机制以疲劳磨损为主,在摆角为1.54°时,则以磨粒磨损为主;在同一钢球接触处,外圈上的磨痕比内圈上的磨痕严重.     

弹性条件下浸金属碳/不锈钢载流摩擦磨损性能

在销-盘摩擦磨损试验机上,测试了弹簧刚度、电流、滑动速度对浸金属碳/不锈钢对磨时的摩擦因数、磨损率及放电强弱的影响.试验结果表明,弹簧刚度、电流、滑动速度对摩擦副的摩擦因数有显著影响.载流时,销试样磨损率随着弹簧刚度的增加而先减小后增加;刚度一定时,磨损率随电流或滑动速度的增加而增大.与阳极相连的销试样以火花放电为主,与阴极相连的销试样以电弧放电为主,且放电的强弱与电流及滑动速度有关.     

车轮材料对轮轨滚动摩擦磨损行为的影响

为了使轮轨材料更好地匹配,降低轮轨磨损与损伤,利用MMS-2A滚动磨损试验机,研究了3种不同含碳量车轮材料与U71Mn热轧钢轨干态对磨时滚动摩擦磨损与损伤性能.结果表明:车轮材料变化基本不影响轮轨滚动摩擦因数,其摩擦因数保持在0.4左右;随车轮材料碳含量增加,车轮磨损量呈线性下降趋势,钢轨磨损量呈线性增加趋势,总轮轨磨损量呈降低趋势;不同车轮材料与U71Mn热轧钢轨对磨时的磨痕表面形貌具有较大差异,当碳含量为0.57时,车轮损伤以剥落损伤为主,试样塑性变形相对轻微,随车轮硬度降低(碳含量为0.51),表面剥落损伤轻微,但塑性变形严重;对磨钢轨试样以粘着和剥落磨损为主.      

磁控溅射外部Cr层对CrN磨损宽度的影响

为了提高CrN涂层耐磨性能，采用磁控溅射技术研究外部Cr层对CrN磨损宽度的影响。通过设置不同载荷、转速、旋转半径研究表面摩擦磨损情况。结果表明，旋转半径增大，离心力作用效果更加明显，其中在转速为300 r/min，旋转半径6 mm时，未溅射Cr层的CrN涂层平均磨损宽度达到945.7μm，且外侧磨损更加严重，相同条件下溅射外部Cr层的磨损宽度为571.2μm，说明外部Cr层在磨损过程中有效抑制表面磨损区域增加。溅射外部Cr层后，在转速为200 r/min时的摩擦系数与表面磨损区域宽度随旋转半径增加而增加。表面磨痕呈犁沟状，磨损机制为磨粒磨损。     

受电弓滑板载流磨损机理演变过程试验研究

为了研究高速弓网系统材料载流摩擦磨损行为,采用高速环-块式载流磨损试验机,研究了载流200 A、法向载荷70 N、滑动速度80~160 km/h条件下,纯碳滑板/铜合金接触线之间电弧放电现象和纯碳滑板的载流磨损特性,并用光学显微镜来观察滑板磨损表面形貌.研究结果表明:随着试验时间的增加,滑板振动和电弧放电现象逐渐加剧,电弧放电频率先增加后逐渐趋于稳定,电弧平均单次放电能量也增加,滑板磨损量缓慢增加后快速上升;当滑动速度为160 km/h时,试验时间50 min的磨损率(0.037 27 g/km)是试验时间10 min磨损率(0.013 40 g/km)的3倍;高速载流条件下,滑板磨损机理随着试验的进行发生了由轻微机械磨损到重机械磨损伴随轻微电弧侵蚀,最后转变为机械磨损和电弧侵蚀共存状态的变化.      

4种车轮材料与U71Mn热轧钢轨匹配特性

为研究车轮材料对轮轨匹配行为的影响,在MMS-2A型轮轨磨损试验机上模拟研究了U71Mn热轧钢轨和4种不同车轮材料的摩擦磨损行为.采用电子分析天平测量试样磨损量,采用SEM对试样进行微观分析.结果表明:随着车轮含碳量升高,车轮硬度升高,车轮的磨损量逐渐降低,而与之匹配的钢轨磨损量逐渐升高;轮轨试样的磨痕粗糙程度与磨损程度相关,磨损越严重,磨痕越粗糙;轮轨试样的硬度比决定轮轨试样的磨损机制,轮轨硬度比较低时,主要以磨粒磨损为主,磨损最严重,当轮轨硬度比继续升高,主要以疲劳磨损为主,磨损降低,当轮轨硬度比接近1.1时,轮轨氧化达到最严重,主要以氧化磨损为主.      

基于接触斑能量耗散轮轨磨损与损伤机制研究

为了建立轮轨磨损与损伤实验的统一标准,在目前实验方法研究轮轨磨损与损伤机制的基础上,提出了基于接触斑能量耗散轮轨磨损与损伤机制的分析方法. 针对轮轨磨损与损伤实验缺乏统一标准的现状,对不同实验方法获得的磨损与损伤结果进行对比分析;通过对不同实验结果的对比分析,提出了基于接触斑能量耗散轮轨磨损与损伤机制的分析方法,并分析了不同轮轨材料与实验方法的单位面积轮轨接触斑耗散能-磨损率曲线的变化规律. 研究结果表明:根据轮轨材料的单位面积轮轨接触斑耗散能-磨损率变化曲线规律及轮轨损伤特征,可将轮轨磨损划分为3个分区:轻微磨损、严重磨损、灾难性磨损,单位面积轮轨接触斑耗散能-磨损率曲线在实际应用中可预测轮轨磨损;轮轨接触斑耗散能准确地表征轮轨磨损率和损伤形式,可用于轮轨磨损与损伤数据的对比分析.      

柴油机曲轴轴颈修磨后易断裂的原因初探

引起汽车技术状况变坏的原因很多，最主要的原因是零件磨损。当曲轴的主轴颈和连杆轴颈磨损后，需按修理尺寸进行修理。对柴油机曲轴进行磨轴修复后，有的就产生了断轴的现象，如果曲轴的尺寸、材料的性能与载荷不相适应，就可能使曲轴由于强度不足而断裂。近年来由于私家的大货车增多，加上修理技术的欠缺，使之修磨后曲轴断裂的现象也趋于上升的势头。下面就产生这一现象原因作初步分析。     

滚动方向改变对车轮钢摩擦磨损性能的影响

为改善滚动接触条件下车轮钢抵抗磨损的能力,使用滚动接触摩擦磨损试验机,测试了在过渡磨损和稳定磨损阶段改变滚动方向前后试样的摩擦因数和磨损率,使用扫描电镜观察了车轮试样的磨损形貌,使用激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察了表层塑性变形形貌.结果表明:不同磨损阶段换向的试样在换向前后摩擦因数均在0.495左右,换向并不改变摩擦副的摩擦因数;试验后在过渡磨损阶段换向的车轮试样磨损率为16.09μg/m,在稳定磨损阶段换向的车轮试样磨损率分别为13.65μg/m和13.94μg/m,过渡磨损阶段换向对车轮试样抗磨损能力的提高程度低于稳定磨损阶段;车轮试样换向前的应变硬化程度越大,换向形成的波状结构的波峰位置越浅,表层组织的珠光体片层间距越小,换向后车轮钢的抗磨损能力提高越明显.     

宽温域下高速轮轨界面粘着与车轮表面损伤行为

搭建了高低温服役环境轮轨滚动试验台，在实验室条件下成功再现了哈大线等高寒铁路冬季车轮表面剥落和麻点严重、夏季异常光滑的季节性损伤特征；研究了宽温域(-50 ℃~60 ℃)下高速列车轮轨界面粘着和车轮损伤行为，系统探讨了不同服役温度下轮轨滚动接触界面的粘着系数演变规律，分析了车轮表面磨损形貌和表层材料塑变行为等重要特性。研究结果表明:随着服役温度的提高，轮轨界面粘着系数总体呈下降趋势，同时，车轮表面的凹坑尺寸减小，在高温60 ℃时，凹坑特征消失，磨损表面变得较为平整；在低温-40 ℃时，车轮表面最为粗糙，算术平均粗糙度为3.74，而随着服役温度的上升，磨损表面粗糙度显著下降，在高温60 ℃时，车轮表面算术平均粗糙度较小，为0.97；随着服役温度的升高，轮轨接触界面的磨损区域内Fe元素含量与O元素含量之比逐渐减小；低温低湿环境抑制了轮轨界面的摩擦氧化作用，增强了摩擦剪切作用，加剧了车轮表面的剥落、严重的塑性变形和表面疲劳裂纹的萌生与扩展，因此，磨损表面较为粗糙；而高温环境加速了轮轨界面的摩擦氧化作用，氧化磨屑的形成一定程度上起到了固体润滑作用，从而降低了轮轨界面间的粘着，车轮表面相对光滑；磨损机制由低温(-50 ℃~-20 ℃)服役工况下的疲劳磨损逐渐转变为常温(20 ℃)工况下的磨粒磨损和氧化磨损与高温(40 ℃~60 ℃)工况下的粘着磨损。      

石墨对酚醛树脂材料摩擦性能的影响

用定速摩擦实验机,研究了摩擦速度为200～3000 r/min,石墨含量为0％～20％条件下,石墨在酚醛树脂基材料中的摩擦磨损行为.结果表明:添加15％的石墨可以有效提高材料的摩擦系数稳定性,摩擦系数和磨损率分别降低了56.9％和83.2％,当石墨含量超过15％,对摩擦系数的影响不明显.酚醛树脂材料在摩擦过程中受到摩擦对偶材料硬质点的强切削力作用下,发生黏着撕裂形成犁沟,摩擦系数不稳定,磨损率较高;石墨的添加有助于在磨损表面形成致密的润滑层,起到稳定摩擦系数和提高耐磨性的作用.     

纤维角度对CFRP材料超声磨削性能的影响分析

针对碳纤维复合材料(CFRP)单层板建立宏观正交超声磨削有限元模型,研究CFRP材料超声磨削加工中,纤维角度对应力分布、磨屑形貌以及加工表面质量的影响规律.研究结果表明:在CFRP材料超声磨削加工中CFRP,纤维角度为45°时,应力值最大,其次从大到小依次为0°、90°、135°;当纤维角度为0°时,磨屑形状为束状,45°的磨屑为小的条状,135°的磨屑主要为小块状,而90°纤维角度下的磨屑则为更小的块状;在纤维角度为0°时,CFRP材料超声磨削加工后表面有较少凹坑,表面质量最好,90°纤维角度表面质量较好,表面有少量的毛刺和凹坑出现,135°的较差,表面会出现凹坑和高低不平现象,而45°的最差,加工后表面有较多的毛刺及凹坑.     

纤维角度对CFRP材料超声磨削性能的影响分析

针对碳纤维复合材料(CFRP)单层板建立宏观正交超声磨削有限元模型,研究CFRP材料超声磨削加工中,纤维角度对应力分布、磨屑形貌以及加工表面质量的影响规律.研究结果表明:在CFRP材料超声磨削加工中CFRP,纤维角度为45°时,应力值最大,其次从大到小依次为0°、90°、135°;当纤维角度为0°时,磨屑形状为束状,45°的磨屑为小的条状,135°的磨屑主要为小块状,而90°纤维角度下的磨屑则为更小的块状;在纤维角度为0°时,CFRP材料超声磨削加工后表面有较少凹坑,表面质量最好,90°纤维角度表面质量较好,表面有少量的毛刺和凹坑出现,135°的较差,表面会出现凹坑和高低不平现象,而45°的最差,加工后表面有较多的毛刺及凹坑.