微磨损性能测试方法的研究与发展

本文从微磨损角度出发,针对涂层/薄膜磨损量化的准确性,重点评述了涂层/薄膜材料微磨损测试方法与评价体系的现状及存在的问题。在此基础上,提出了进一步改进的建议。

一种微磨损试验机的设计

为研究涂层等表面工程零件的摩擦学性能,介绍了一种微磨损试验机的工作原理、结构特点,关键构件的设计思想及实现方法。该试验机可在一定范围内实行载荷、速度、浆料的单因素控制,并可同时定性和定量显示运动中的摩擦因数和磨损体积的大小。

Hank’s模拟体液中Ti-25Nb-3Mo-3Zr-2Sn与Ti-2.5Al-3Mo-2.5Zr合金的微磨损行为

采用TE66微磨粒磨损设备对医用Ti-25Nb-3Mo-3Zr-2Sn(TLM)和Ti-2.5Al-3Mo-2.5Zr(TAMZ)钛合金在Hank’s模拟人体体液中的微磨损行为进行研究;考虑到载荷及磨粒浓度的影响,通过观察磨斑形貌建立合金磨损机制图,并结合磨损体积建立材料优选图。结果表明:载荷增加致使单个磨粒所承受应力增加,导致合金磨损体积随载荷增加而增加;合金磨损体积亦随磨粒浓度增加而增加;TLM合金中含有细小α_s相致使其磨损体积较小。合金的摩擦因数均随载荷增加而增加,随磨粒浓度增加而降低,同等条件下TAMZ合金的摩擦因数要大。本实验条件下TLM合金的耐微磨损性能优于TAMZ合金的。磨损后TLM合金所呈现出来的磨损机制为二体和混合磨损机制,而TAMZ合金则呈二体、混合和三体磨损机制。TLM合金在本实验条件下可选择的范围比TAMZ的大。

多功能微磨损试验机性能研究

通过测量球形磨坑尺寸来计算涂层的厚度是一个行之有效的方法,基于可准确测量磨坑尺寸的思想,研制一台多功能微磨损试验机用来评价材料的磨损性能,其原理为在磨料料浆的作用下,在一个旋转的对磨球(圆柱)试样表面产生一个球形(圆柱形)磨坑,利用扫描显微镜或光学显微镜测量出磨坑尺寸,从而计算出磨损体积。通过分析不同速度、载荷及磨料等参数下试样的微磨损实验数据,考察多功能微磨损试验机的稳定性和重复性。结果表明:该试验机试验精度高,其在点接触方式下的数据重复性和稳定性优于线接触;试验滑动速度应控制在0.1 m/s,试验载荷最好控制在0.25 N以下。

微磨损测试数据分析

本文利用自行研制的多功能微磨损试验机研究涂层的微磨损测试数据,主要分析了线接触工况下磨痕的测量误差对磨损系数误差的影响,讨论了获得合理而准确的测量值的微磨损测试条件。分析结果表明,涂层和基体的磨损系数k_c和k_s的误差取决于涂层和基体磨损系数的比值k_c/k_s、无量纲参数a^2/Rt以及磨痕内宽度a和涂层厚度t的相对测量误差;当磨痕内宽度的最小尺寸a_0大于最小极限值时,涂层和基体磨损系数的误差降低;a_0的最小尺寸取决于对磨环半径和磨料粒径。

医用NiTi合金在Hank's模拟体液中的微磨损行为

目的研究医用NiTi合金在Hank’s模拟人体生理溶液中的微磨损行为。方法采用TE66微磨粒磨损试验机对医用NiTi合金进行微磨损测试,计算合金磨损率,采用SEM观察合金磨损后的表面形貌来分析磨损机制。在测试过程中考虑加载载荷、磨损颗粒浓度、磨损颗粒类型及尺寸对合金微磨损行为的影响。结果 NiTi合金的磨损率随载荷的增加而降低。当载荷小于1.0 N时,合金的磨损率受磨损颗粒浓度的影响不大;当载荷大于1.0 N时,合金的磨损率随磨损颗粒浓度的增加而增加。在同一尺寸下,由于Si C颗粒具有较高的硬度和较大的切削力,所导致的NiTi合金的磨损率比Al_2O_3颗粒造成的磨损率要大。当磨损颗粒为Si C时,NiTi合金的磨损率随磨损颗粒尺寸的变化无明显规律性。在所涉实验条件下,当磨损颗粒为Si C F1200,摩擦配偶为ZrO_2,加载载荷为2.0 N,磨损颗粒质量浓度为0.05 g/cm^3时,所获得NiTi合金的磨损率最低,为2.3×10^(-5)mm^3/(N·m)。结论在同一磨损颗粒浓度下,合金的磨损率随加载载荷的增加而降低。在较低载荷时,磨损颗粒的浓度对合金的磨损率影响不大;在较高载荷下,随磨损颗粒浓度的增加,合金的磨损率增加。磨损机制以磨粒磨损为主。

微创微磨损髋关节置换假体系统的研究进展

随着手术技术的提高和假体设计的改进,微创全髋关节置换术(MIS-THA)因其优异的临床效果而受到青睐。其中直接前方入路(DAA)作为一种真正的神经肌肉间隙入路,越来越多地受到关节外科医生的关注和应用。DAA手术操作有一定的技术难度,假体设计在为降低手术操作难度进行考量的同时,还需兼顾假体的长期生存率。文章对适用于DAA入路MIS-THA微创假体的国内外研究现状、假体的初始稳定设计、长期骨长入及微磨损设计进行综述,并对配套的手术工具进行了描述,为临床医疗和假体设计提供参考。

微磨损分析和旧石器用途

人类历史长河的百分之九十九是旧石器时代,在这段漫长时间里,人类留下的大量活动证据是打制的石器工具。长期以来,在考古研究中,这些石器常常被赋予种种功能性名称,如砍斫器、刮削器、雕刻器等等。这些名称虽被广泛采用,但是很少有人知道这些石器的确切用途。在过去三十年中,一些史前考古学家对这种分析方法日益感到不足,从而导致了一种微磨损分析方法的产生。这种方法采用高倍显微镜和扫描电镜来观察史前人类在使用石器时留下的各种细微痕迹。

摆脱洗涤剂 洗衣微磨损 涡流式浣纱微泡洗衣机历经十年成功面市

微米泡是毫米泡的千分之一大小,纳米泡是毫米泡的百万分之一大小。微泡越小,压力越大,温度越高,爆炸速度越快。在微泡技术发达的日本,该技术已经在美容保健、水产养殖、医药制造、工业选矿等方面广泛应用,并列入国家工业复兴战略计划之中。

含微振磨损缺陷蒸发器传热管爆破压估算方法

蒸汽发生器传热管的局部微振磨损缺陷会导致其承压能力降低。研究了含不同微振磨损缺陷的Inconel 690蒸汽发生器传热管的爆破压,采用数值模拟方法分析了微振磨损缺陷对传热管爆破压的影响规律,并进一步研究得到了含瓦片状缺陷及防振条磨损缺陷的传热管爆破压估算公式。研究表明,基于缺陷分类的爆破压预测结果更为精确,且所建立的降质传热管爆破压估算公式是合理且保守的。

软材料的微磨损测试研究(Ⅰ)——磨痕测量与磨损率计算

利用自行研制的多功能微磨损试验机,研究了软材料的微磨损问题,如Cu、Al、镁合金、45钢等,并与硬度相对较高的Ni60B涂层和TiN涂层进行对比。分析了磨痕形貌中出现的粗糙环形区域,主要讨论了磨痕测量及一系列磨损率计算的有关问题,并提出解决办法。研究结果将对软材料微磨损特性的系统研究以及在磨损工况下的选择和合理应用起到指导作用。

软材料的微磨损测试研究(Ⅱ)——有脊磨痕的形成及其影响因素

利用自行研制的多功能微磨损试验机,研究了软材料的微磨损问题,如Cu、Al、镁合金、45钢等,并与硬度相对较高的Ni60B涂层和TiN涂层进行对比,描述了软材料磨痕形貌中隆脊的发生及发展过程,讨论了隆脊的形成机理,分析了隆脊形成的影响因素,并提出了软材料微磨损试验的优化试验条件。研究结果将对软材料微磨损特性的系统研究以及在磨损工况下的选择和合理应用起到指导作用。

冷光美白结合微磨损技术治疗氟斑牙疗效初探

目的:观察并评估冷光美白结合微磨损技术治疗氟斑牙的临床效果。方法:28例中度氟斑牙分别采用:A组单纯Beyond冷光美白治疗(5例);B组Beyond祛氟剂处理结合冷光美白(10例);C组酸蚀、微量打磨着色部位后冷光美白(13例)。观察美白效果与牙敏感情况。结果:临床美白效果C组>B组>A组(P<0.05),总有效率96.4%。牙敏感发生率C组>B组>A组(P>0.05)。结论:Beyond冷光美白技术联合应用微磨损技术,在中度氟斑牙的美白治疗中有很好的应用前景。

SiC和Al2O3颗粒对Ti-25Nb-3Mo-3Zr-2Sn合金微磨损行为的影响（英文）

研究了SiC和Al2O3颗粒对生物医用植入材料Ti-25Nb-3Mo-3Zr-2Sn合金的微磨损行为的影响。研究了合金的比磨损率、摩擦系数、磨损机制以及微磨损与腐蚀之间的协同作用。结果显示,合金的比磨损率随磨粒尺寸的增加而增加。由于SiC磨粒的硬度和切削性均优于Al2O3磨粒,由此在同尺寸磨粒下SiC磨粒所造成的材料的损失比A1203磨粒造成的要大。摩擦系数的结果显示,在同一种磨粒作用下,Hank’s溶液中所获得的摩擦系数的平均值大于蒸馏水中所获得的摩擦系数平均值,且由于Hank’s溶液的腐蚀性所致在Hank’s溶液中获得的摩擦系数的稳定性要比在蒸馏水中的稳定性差;在同尺寸磨粒下,Al2O3磨粒所造成的摩擦系数要大于SiC磨粒。随磨粒尺寸的减小,磨损机制由三体磨损转变为混合磨损之后再转变为二体磨损。从磨损机制图中可以看出腐蚀对材料损失的贡献是不容小视的,磨损机制为以磨损为主的磨损腐蚀。

格架松弛对燃料棒湍流激励及微振磨损的影响研究

假设所有支承有效,基于燃料棒模态分析的结果,根据压水堆燃料棒的流场分布特征,采用功率谱密度表征湍流激励,结合相关功率谱密度试验参数,求解了各阶模态的振动位移均方值,基于ARCHARD磨损公式计算了燃料棒刚凸位置的磨损深度。由于制造工艺、运输、辐照的影响,格架对燃料棒的夹持作用可能松弛。依次假设格架单个刚凸及弹簧松弛,研究了松弛对燃料棒模态、流致振动以及磨损的影响。结果表明:格架弹簧的松弛对固有频率的影响可忽略;原振幅较大的位置附近刚凸松弛对固有频率影响明显;堆芯入口及出口的横向流速较大,燃料棒底部和顶部的湍流激励振幅较大,这些位置的刚凸支承松弛使湍流激励振幅明显增大,中间位置的刚凸支承松弛对振幅影响较小;刚凸支承松弛对磨损深度的影响与对湍流激励最大振幅的影响趋势基本一致。磨损除了与湍流激励振幅相关,还与固有频率相关,顶部振型和频率乘积的影响大于底部格架位置,顶部格架刚凸松弛对磨损影响最大。

计及微振磨损与风雨荷载的输电线可靠性建模

输电线长期受风导致的振动引起股线间微振磨损,而外部强风雨荷载的冲击进一步加剧了磨损程度,导致断股、断线事故风险显著增加,因此对经受长期微振磨损的输电线在强风雨荷载冲击下的可靠性模型进行研究具有重要实用价值。基于微振磨损的理论模型建立了ACSR的结构强度时变模型,在考虑微振磨损的基础上计入强风雨荷载的影响,结合输电线强度和永久荷载的随机特性,建立输电线时间相依可靠性模型。所提时间相依故障概率模型可以对输电线断股、断线风险进行准确预测并实现恶劣天气下的输电线风险预警。算例结果表明,微振磨损会显著降低输电线的结构可靠性,而强风雨条件下的雨荷载则进一步加剧了事故风险。

Hank's模拟体液中医用TLM合金的微磨粒磨损行为

采用TE66微磨粒磨损实验机对外科植入材料Ti-Zr-Nb-Mo-Sn(TLM)钛合金在Hank's模拟人体体液中的微磨粒磨损行为进行研究。通过正交实验结果可知:影响TLM钛合金微磨粒磨损行为的各因素的显著程度由高到低依次为料浆浓度、载荷、滑移速度、磨粒及滑移距离,并研究料浆浓度对TLM钛合金微磨损行为的影响。结果表明:不同载荷下,由于单位体积内的磨粒数量增加致使TLM钛合金的磨损体积随料浆浓度增加而增加;摩擦因数在微磨损-腐蚀共同作用下随料浆浓度增加先增加而后降低,主要是由于随着微磨损-腐蚀的进行,在摩擦副表面产生氧化膜或钝化膜,而这些膜具有一定的润滑作用致使摩擦因数降低;同时可得知在浓度相同时,载荷越大,摩擦因数越大。

磁过滤多弧离子镀C/C多层膜在模拟体液中的微磨粒磨损行为

采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在Ti6Al4V表面制备C/C多层DLC膜,利用纳米压痕划痕仪测试薄膜的纳米硬度和膜-基结合强度,采用微磨粒磨损试验机对C/C多层DLC膜在模拟体液环境中的磨损性能进行评价,并与Ti6Al4V的耐磨性能进行对比.结果表明:C/C多层DLC膜硬度达54.82 GPa,弹性模量和划痕临界载荷分别为342.27 GPa和0.52 N;在模拟体液环境中DLC膜的耐磨性能显著优于Ti6Al4V合金,DLC膜的磨损机制主要包括二体磨损及混合磨损;随着料浆浓度的增加,DLC膜的磨损机制从二体磨损向混合磨损过渡.

Ti6Al4V的微磨粒磨损研究

研究了医用Ti6Al4V合金在蒸馏水中的微磨粒磨损行为,考察了载荷、滑行距离、料浆浓度和转速对微磨粒磨损规律的影响,并对微磨粒磨损机制进行了讨论。结果表明:随载荷、滑行距离和料浆浓度的增加,Ti6Al4V合金的磨损量增加,磨损机制由三体磨损转变为混合磨损。

医用TZNT钛合金微磨粒磨损研究

采用TE66试验机研究了TZNT钛合金的微磨粒磨损行为,考察了磨损体积随滑行距离、载荷和液体介质的变化,并建立了TZNT钛合金的材料流失图。研究表明:TZNT钛合金的磨损体积随着滑行距离的增加而增加,但随载荷增加呈现的规律性不强,且相同条件下在Hank’s模拟体液中的磨损体积小于其在蒸馏水中的磨损体积。随着载荷增大,TZNT钛合金的磨损机制由三体磨损向混合磨损过渡;材料流失图中大部分区域为中等流失区,局部出现低流失区,无高流失区出现。