超级13Cr油管在P110套管中往复磨损实验研究

采用曲柄结构往复式磨损试验机对超级13Cr钢进行磨损实验,研究不同的接触力以及不同的摩擦频率对超级13Cr钢磨损性能的影响。实验结果表明,失重量及磨损效率都随着摩擦副的接触力的增大而增大,失重量及磨损效率也都随着摩擦频率的增大而增大。而摩擦系数随着接触力和摩擦频率的改变变化不大。采用SEM观察并分析磨损表面形貌,探讨磨损机理。表明超级13Cr油管与P110套管之间的磨损机理以黏着磨损为主,表面形貌为片状剥落和犁沟共存。

试验环境温度对小牛血清边界润滑条件下超高分子量聚乙烯往复磨损行为的影响

采用自行研制的往复摩擦磨损试验机,在法向载荷为50 N、往复频率1 Hz、摩擦副接触形式为圆环外圆周/平面、初始线接触长度为6 mm,相对湿度为80%、体积含量25%小牛血清去离子水溶液边界润滑的试验条件下,研究试验环境温度对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)与钛合金配副的往复摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜观察37℃时磨损表面形貌。结果表明:试验环境温度θ由10℃升高至30℃,UHMWPE/钛合金摩擦副的平均摩擦因数aμ呈明显下降趋势,由30℃升高至37℃时,μa开始缓慢上升,UHMWPE的体积磨损量Wv随试验环境温度θ变化也呈现相似的规律;磨损机制主要表现为磨料磨损。

TiC粒子尺寸对增强马氏体耐磨钢磨损性能的影响

采用不同凝固速率获得相同成分的铸坯,按不同压缩比将铸坯热轧,经过热处理后,获得成分相同、硬度在450HV左右、TiC粒子尺寸在1.88~3.20μm之间的TiC粒子增强马氏体耐磨钢。对比研究TiC粒子增强马氏体耐磨钢在不同载荷往复滑动磨损条件下的磨损行为,结果表明:随着磨损载荷的增加,最佳耐磨性TiC粒子尺寸从1.88μm增加至2.60μm,其磨损机理为磨料磨损、氧化磨损和分层剥落。

7种材料/涂层体系室温往复摩擦磨损性能研究

发动机压气机机匣和叶片在高速运转过程中易发生磨损断裂,采用合理的材料/涂层体系可有效延长其使用寿命。本研究通过对发动机压气机机匣、叶片等部位常用的1Cr17Ni2不锈钢、2A70铝合金、TA9钛合金、安波涂层、自润滑涂层及新型微弧氧化复合涂层、热渗锌复合涂层体系开展室温往复摩擦磨损测试,结合摩擦系数曲线、磨痕轮廓曲线以及光学显微形貌,从而获得到7种材料/涂层的磨损速率与磨损机制。研究结果表明,热渗锌涂层摩擦系数最低(≤0.2)、磨损量低(10-5 mm^(3)/Nm量级),表明该涂层在实验考核条件下具备自润滑效果,可对基体实现减磨降摩的作用;1Cr17Ni2不锈钢的磨损率与热渗锌涂层相近,具有优异的耐磨性能,但该不锈钢的摩擦系数高,启动以及运行力矩大;其它合金及涂层(如2A70铝合金、TA9钛合金、微弧氧化涂层、安波涂层以及自润滑涂层)的摩擦系数高,且耐磨性差,磨损率普遍在(10^(-4)~10^(-3))mm^(3)/Nm量级,耐磨性较1Cr17Ni2不锈钢以及热渗锌涂层差1~2个数量级。研究获得到的7种材料/涂层磨损速率与磨损机制,可为发动机压气机选材设计提供理论支撑。

GCr15微动磨损转向往复滑动磨损特性的研究

对 GCr1 5金属球和平面试块在 30 0 N的法向力作用下作了从微动磨损向往复滑动磨损转变的试验研究 ,对摩擦磨损过程中的磨损系数、摩擦力变化特性、磨痕的轮廓形貌进行了分析研究。结果表明 ,在微动磨损向往复滑动磨损转变前后 ,除磨损系数出现突变外 ,摩擦系数和磨痕的轮廓形貌也发生了比较大的变化 ,磨损转变过渡区的范围为 70～ 1 0 0 μm。

小牛血清边界润滑条件下西佛碱铜配合物改性超高分子量聚乙烯往复摩擦磨损行为

采用自行研制的往复摩擦磨损试验机,在小牛血清边界润滑条件下,研究了含5wt%、10wt%、15wt.%乙二胺缩水杨醛西佛碱(Schiffbase)铜(Ⅱ)配合物的改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)与钛合金(Ti6Al4V)配副的往复摩擦磨损性能.利用扫描电子显微镜及白光共焦三维轮廓仪观察其磨损表面形貌,采用EDS和XPS分析磨损表面的主要元素组成及其价态,并探讨其磨损机理.结果表明:在15%质量分数范围内,随乙二胺缩水杨醛Schiff碱铜(Ⅱ)配合物加入量的增加,改性UHMWPE与钛合金配副的摩擦系数逐步降低,耐磨性逐步提高;磨损机制均为三体磨料磨损.

试验参数对人工滑液边界润滑条件下超高分子量聚乙烯／Ti6Al4V往复摩擦磨损行为的影响

采用自行研制的往复摩擦磨损试验机,在法向载荷50N、往复频率1Hz、摩擦副接触形式为圆环外圆周/平面、初始线接触长度为6mm、相对湿度为80%的试验条件下,研究了钛合金表面粗糙度、试验环境温度、试验延续时间、滑液成分等试验参数对UHMWPE/Ti6Al4V摩擦副的往复摩擦磨损行为的影响。结果表明,这些试验参数均显著影响UHMWPE/Ti6Al4V摩擦副的往复摩擦磨损行为;在环境温度20℃、25%小牛血清去离子水溶液边界润滑、180min往复摩擦磨损试验条件下,当钛合金表面粗糙度由Ra0.04μm增加至Ra0.06μm时,摩擦副的平均摩擦因数由0.033增加至0.096,UHMWPE试样磨损量由0.131mm3增加至0.149mm3;在钛合金表面粗糙度为Ra0.06μm、25%小牛血清去离子水溶液边界润滑、180min往复摩擦磨损试验条件下,当试验环境温度由10℃上升至37℃时,摩擦副的平均摩擦因数由0.135减少至0.077,UHMWPE试样磨损量由0.188mm3减少至0.134mm3。

热锻模药芯焊丝电弧增材制造熔覆层摩擦磨损性能

目的研究工艺参数、搭接区域对熔覆层组织和性能的影响以及磨损性能的各向异性。方法在H13基板上分别制备单道多层和多道多层熔覆层。对熔覆试样进行2次高温回火,分别对单道多层和多道多层试样的搭接区与非搭接区进行往复磨损实验。研究多道多层试样平行和垂直于扫描方向熔覆层的磨损性能,结合金相组织,讨论磨损性能与组织的关系。结果熔覆层的组织为回火马氏体+残余奥氏体+粒状碳化物。与扫描速度8 mm/s相比,扫描速度10 mm/s时熔覆层的残余奥氏体含量更高、硬度更低、磨损轮廓更大。与非搭接区相比,搭接区组织更为粗大、摩擦因数表现更不稳定、磨损轮廓更大。与平行扫描方向相比,垂直于扫描方向的试样摩擦因数更稳定、磨损轮廓尺寸更小。结论扫描速度8 mm/s时的单道多层熔覆层的磨损性能优于扫描速度10 mm/s时的;多道多层熔覆层搭接区的磨损性能比非搭接区的磨损性能差,与平行扫描方向相比,垂直扫描方向的熔覆层磨损性能表现较佳。

往复式摩擦磨损试验机的振动分析与优化

针对往复式摩擦磨损试验机工作过程中出现的振动,将其简化为有阻尼的弹簧系统,利用三维软件对试验机进行建模并导入ADAMS建立试验机的虚拟样机模型,分别探究变转速和变载荷的情况下,试验机的振动。针对仿真结果对试验机进行结构优化,从而达到减振或消振的目的。仿真结果表明:结构改进后,在两种情况下,试验机在x、y、z方向的振动分别减少了85. 67%、8. 43%、2. 01%和36. 47%、26. 83%、10. 04%,验证了结构优化的可靠性。

表面微织构对WC-8Co在往复摩擦磨损中粘结-扩散磨损特性的影响

采用激光表面纹理化在WC-8Co上制备了微沟槽织构,通过往复式摩擦磨损试验对其与Ti6Al4V接触的耐磨性进行分析,并以无表面微沟槽织构的WC-8Co为对比样品,研究了表面微织构对WC-8Co粘结-扩散磨损特性的影响,揭示了摩擦过程中表面微织构的磨损机理.结果表明:WC-8Co上的微沟槽对摩擦接触面具有抗粘结作用,在高接触载荷下,这种效应更为明显.织构表面的抗粘结机制是由微沟槽包裹的碎屑产生的.此外,与无表面微织构的WC-8Co不同,表面织构化的WC-8Co的磨损最初来源于微沟槽边缘的断裂,随后扩展到摩擦表面.这种磨损特性归因于微沟槽边缘的高热载荷和机械应力集中,以及激光加工过程中WC晶粒长大与摩擦过程中粘结剂Co扩散的协同效应.

超级13Cr油管在不同材料套管中磨损对比试验

对P110与TP140 2种不同的套管材料与超级13Cr油管材料的磨损性能进行了试验研究。通过对失质量、摩擦因数和往复磨损效率的对比研究,揭示了超级13Cr油管材料与不同套管材料的磨损特性。试验结果表明,TP140钢由于硬度比P110钢高,所以在单位时间内对超级13Cr钢造成的磨损更为严重。在恒定介质中,2对摩擦副的摩擦因数随着接触力和摩擦频率的改变变化不大。分析磨损表面形貌,结果表明超级13Cr油管材料表面磨损形貌为片状剥落和犁沟共存。

TC4合金微动磨损过渡区摩擦行为

为研究TC4合金微动磨损过渡区摩擦行为特点,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机,对球/平面接触的GCr15钢球/合金TC4摩擦副在100 N法向载荷下进行微动磨损试验,得到TC4合金微动磨损过渡区的范围,分析不同状态下摩擦因数演变及磨痕表面形貌特点,研究磨损机制的变化。结果表明:微动状态下,摩擦因数在磨合阶段波动剧烈,达到稳定磨损阶段后趋于稳定,且稳定状态下的摩擦因数随着位移幅值的增加而增加;往复滑动状态下,不同位移幅值下的摩擦因数曲线近乎重合且波动剧烈;微动磨损过渡区的摩擦因数变化处于2种状态的转变阶段。微动状态下,磨痕表面轮廓线粗糙,损伤轻微,磨损机制以黏着磨损和疲劳剥层为主;往复滑动状态下,轮廓线更光滑且损伤严重,磨损机制以磨粒磨损及塑性变形为主;微动磨损过渡区轮廓线由粗糙变为光滑,磨损深度及宽度突增,磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。

碳纳米管改性镀铜石墨/铜复合材料摩擦磨损性能的研究

采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备碳纳米管(CNTs)含量为0~0.3 wt%的碳纳米管-镀铜石墨/铜(CNTs-CCG/Cu)复合材料,研究了CNTs含量对复合材料物理、力学和摩擦磨损性能的影响。实验结果表明:随着CNTs含量从0增加至0.3 wt%,复合材料电阻增加,抗弯强度先升高后降低,在其添加量为0.1 wt%时达到最大值124.5 MPa。摩擦系数和磨损率先降低后升高,在CNTs添加量为0.1 wt%时最低,分别为0.15左右和9.63×10m^(3)N^(-1)m^(-1)。摩擦过程中适量的CNTs协同CCG在材料表面形成高强度连续摩擦膜,有效降低了复合材料的摩擦系数和磨损率。

Schiff碱铜(Ⅱ)配合物微纳米粉体改性UHMWPE初探

制备出稳定分散的乙二胺缩水杨醛Schiff碱铜(Ⅱ)配合物微纳米粉体,并用扫描电镜和红外光谱鉴定其结构和粒径。在25%(体积分数)小牛血清去离子水溶液边界润滑条件下,以5%(质量分数)微纳米乙二胺缩水杨醛Schiff碱铜(Ⅱ)配合物作为添加剂改性UHMWPE,与Ti6Al4V配对进行往复摩擦磨损试验,并与其微米级粉体改性UHMWPE的摩擦学性能进行对比。结果表明,在改性添加剂质量分数为5%时,对于减少改性UHMWPE自身和对偶件Ti6Al4V的磨损和降低摩擦副的摩擦,乙二胺缩水杨醛Schiff碱铜(Ⅱ)配合物微纳米粉体比其微米级粉体更加有效。

Si含量对Cr10铸铁组织、硬度和耐磨性的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、洛氏硬度计和RTec摩擦机等仪器研究了Si含量的变化对Cr10高铬铸铁显微组织,硬度和耐磨性的影响。结果表明,随着Si含量的增加,共晶碳化物含量增加,碳化物尺寸细化,硬度也随之提高。经油淬+低温回火后,铸铁表层的硬度和耐磨性随Si含量的增加而提升。然而随着Si含量的增加,铸铁的临界冷却速度逐渐增加,淬透性下降。2.7Si试样在距离淬火界面2 mm处的硬度为62.6HRC,比0.8Si试样提高了1HRC。干滑动往复摩擦磨损试验表明:与0.8Si铸铁相比,2.7Si铸铁的平均磨损体积仅有0.1061 mm~3,磨损量减少了26.5%。