人股骨密质骨横断面径向微动行为

在径向微动试验机上,采用球-平面接触方式,对新鲜人股骨密质骨的轴向断面进行了不同法向载荷(Fn=100～300 N)条件下的径向微动体外试验.在其动力学分析的基础上,对磨痕进行了观察,并采用纳米压痕方法对哈佛氏系统的骨板进行了测试.结果表明;径向微动条件下,在密质骨哈佛氏系统中可观察到3种典型裂纹(即放射状、环状和连接裂纹)形态;随着哈佛氏骨板逐渐过渡到间骨板间,其硬度和弹性模量逐渐增加.骨表面产生微裂纹和组织体剥落是密质骨径向微动的主要损伤机制.哈佛氏系统的特殊结构对密质骨的径向微动损伤行为有重要影响.     

油、水介质对GCr15钢微动磨损特性的影响

采用PLINT高精度液压伺服式微动磨损试验机,在法向载荷100N、频率2Hz、位移幅值1 5～60μm,以及大气、纯净水和液压油3种不同介质条件下,对GCr15钢进行了微动磨损试验.动力学分析结合光学显微镜和激光共焦扫描显微镜(LCSM)的微观观察结果显示:流体介质对微动运行区域有轻微改变;液压油和纯净水介质明显降低了微动摩擦因数、磨痕深度和磨斑尺寸,表现出明显的润滑作用,而液压油的润滑效果明显优于纯净水 微观分析表明,3种介质条件下的微动磨损是磨粒磨损和剥层机制共同作用的结果.     

TiN/TiN+Si/TiN多层膜的高温微动磨损行为研究

用直流等离子体增强化学气相沉积(PCVD)方法在T225NG钛合金基体上制备出厚度约为6μm的TiN/TiN+Si/TiN多层膜,重点研究了多层膜及钛合金基材在室温和高温条件下的微动磨损行为,采用激光共焦扫描显微镜测定磨损体积,用扫描电子显微镜观察磨痕微观形貌.结果表明：在室温(25 ℃)至400 ℃范围内,微动初期和稳定阶段多层膜的摩擦系数比钛合金基体低,磨损体积也比钛合金基材明显降低;多层膜磨损体积随着温度的升高而增大;多层膜可以显著降低钛合金基材的磨损;多层膜的损伤主要表现为剥层和磨粒磨损形式.     

沙粒粒径对TC4钛合金冲击界面损伤行为的影响

在新型冲击磨损试验机上考察了沙粒粒径(120~380μm)对TC4钛合金冲击损伤行为的影响,研究了不同沙粒环境下TC4钛合金的冲击磨损机制及其界面响应.结果表明:沙粒对TC4钛合金的冲击磨损行为影响显著,TC4钛合金在冲击过程中会出现沙粒破碎并堆积在钛合金表面,使其磨损表面明显增高;随着砂粒粒径不断增大,冲击力峰值显著减小,冲击接触时间变长,界面能量吸收率明显提高,磨损面积明显增大;随着冲击次数增加,冲击力峰值下降,界面能量吸收率提高,磨损表面的材料堆积体积逐渐增大.在沙粒的冲击作用下,TC4合金的冲击磨损机制主要表现为沙粒对材料的切削和磨屑在界面的堆积.     

纯钛在蒸馏水和Saline溶液中的微动腐蚀行为

采用液压高精度微动试验机研究了球／平面接触纯钛摩擦副在蒸馏水和Saline溶液介质中的微动腐蚀特性，在动力学特性分析的基础上，用激光共焦扫描显微镜（LCSM）观察了磨痕表面形貌并测量了磨损体积。结果表明：蒸馏水和Saline溶液降低了摩擦系数，改变了微动运行区域；干态下的体积磨损量最小，3种介质中的摩擦系数与磨损体积均随位移的增大而增大，微动磨损机制主要表现为粘着与剥落；水基介质中，磨损与腐蚀的交互作用显著加速了钛的材料流失。     

LZ50单轴微动疲劳特性研究

研究了轮轴钢LZ50在单轴微动疲劳条件下的应力-应变滞后回线,微动区的磨损特征及断口和截面形貌;分析讨论了磨屑的形成与演变过程及微动疲劳失效机制。结果表明,LZ50在单轴微动疲劳过程中消耗的塑性不可逆功少,微动损伤机制为粘着磨损、磨粒磨损,并伴有氧化磨损。磨损过程中基体材料脱落、破碎、氧化形成磨屑,其中的硬质氧化物颗粒促进了材料表面的磨粒磨损,加速了疲劳失效过程。微动疲劳裂纹萌生区的宽度大约为100μm,失效断裂面垂直载荷方向。     

轮轴钢LZ50的单轴微动疲劳失效机理

研究了轮轴钢LZ50在单轴微动疲劳条件下的应力-应变滞后回线,微动区的磨损特征及断口和截面形貌;分析讨论了磨屑的形成与演变过程及微动疲劳失效机制.结果表明,LZ50在单轴微动疲劳过程中消耗的塑性不可逆功少,微动损伤机制为粘着磨损、磨粒磨损,并伴有氧化磨损.磨损过程中基体材料脱落、破碎、氧化形成磨屑,其中的硬质氧化物颗粒促进了材料表面的磨粒磨损,加速了疲劳失效过程.微动疲劳裂纹萌生区的宽度大约为100μm,失效断裂面垂直载荷方向.     

多轴微动疲劳损伤行为

通过柱面对柱面的接触方式,对35CrMoA钢在拉扭复合载荷作用下的低周微动疲劳特性进行研究,并采用光学显微镜和扫描电子显微镜对微动疲劳试样的微动斑和断口形貌进行观察,讨论分析了微动摩擦磨损对材料微动疲劳失效行为的影响。结果认为,微动区产生的氧化物磨屑加剧了表层材料的磨损,微动摩擦还促使疲劳裂纹源加速萌生,最终使材料在微动摩擦磨损区边缘断裂失效。     

摩擦热对界面磨损及制动系统稳定性的影响

基于盘式车辆制动系统的工作原理搭建了车辆制动系统缩比试验台,在所搭建的制动系统试验台上进行了制动摩擦试验,并利用有限元分析软件Abaqus求解器Explicit模拟试验过程,以探讨摩擦热效应、界面磨损及系统不稳定振动三者之间的关系.结果表明:制动盘与制动片在制动摩擦过程中产生了间歇性高频振动及尖叫噪声;制动片表面的进、出摩擦区域均出现了应力集中现象,并导致高温集中,从而加剧了界面的局部磨损;当模拟过程考虑摩擦热效应时,制动系统的不稳定振动程度有所降低.     

钢-钢接触的扭动微动磨损氧化行为研究

在空气、氧气和氮气气氛中,研究了LZ50车轴钢在法向载荷为50 N和不同角位移幅值下的扭动微动运行行为,并重点分析了其摩擦磨损特性和氧化作用机理.结果表明,当气氛中含氧量增加时,混合区和滑移区向小角位移幅值方向移动,摩擦扭矩随循环周次的变化曲线分别为跑合、上升和稳定阶段,当气氛中含氧量增加时,上升阶段缩短,稳定阶段提前,摩擦扭矩值则越低.在部分滑移区,损伤比较轻微,在混合区和滑移区,扭动微动磨损机制为磨粒磨损和剥层,并伴随明显的塑性变形.摩擦氧化在扭动微动接触界面不仅增加了界面滑移,而且产生的氧化磨屑不易排出接触区,因此有利于减少磨损.