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。

蒸汽发生器管板间滑动磨损行为实验和模拟研究

针对405合金支撑板与Inconel 690合金传热管间的滑动磨损行为展开了实验研究,讨论了不同载荷和循环次数对管板间磨损情况的影响,并基于磨损表面微观形貌研究了管板之间的滑动磨损机理。基于ARCHARD磨损模型与ABAQUS自适应网格技术建立了405合金支撑板与Inconel 690合金传热管之间的滑动磨损计算模型。结果表明:当传热管发生滑动磨损时,其表面的磨损机理主要包括黏着磨损和磨粒磨损;该模型能够较为准确地预测磨损面的轮廓形状以及磨损体积随载荷和循环次数的变化规律。

载荷对D2车轮钢滑动磨损表层微观组织和性能影响

目的研究滑动磨损条件下,载荷变化对D2车轮钢表层微观组织和磨损性能的影响。方法利用MRH-30(环块)滑动摩擦磨损试验机进行滑动磨损试验。使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和场发射透射电镜(TEM)等设备,分析滑动磨损后表层微观组织、表面磨损形貌和硬度变化。结果不同载荷条件下,随着磨损时间的增加,轮轨试样磨损量逐渐增加。200 N载荷条件下,(环状)车轮试样的磨损量大于100 N车轮试样磨损量,但200 N钢轨(块状)试样的磨损量却低于100 N钢轨试样。滑动磨损后,在不同载荷条件下,车轮试样表面主要形成长条状白层和不连续的月牙状白层。在200 N载荷条件下,由于车轮试样的磨损量较高,其白层厚度和表面白层硬度都小于100 N载荷条件下的车轮试样。在200 N载荷条件下,车轮试样表面更易形成不连续的月牙状白层。由于轮轨试样表面存在微凸体,高载荷会加速车轮试样表面局部微凸体发生严重塑性变形,导致月牙状白层的形成。在白层内片状渗碳体发生明显溶解和铁素体晶粒显著细化。结论车轮表面白层对磨损性能有明显影响。滑动磨损过程中,高载荷条件下,月牙状白层和周边微观组织界面易形成裂纹,裂纹会逐渐沿着界面向内部扩展,导致不连续月牙状白层发生剥落,降低车轮试样表面的硬度,加速车轮试样磨损。另一方面,高载荷会加速无白层区域塑性变形,导致其形成棘轮失效,从而加速磨损。

轮轨滑动磨损对应力和温度影响的研究

列车在启动、制动或通过曲线轨道、长大下坡道时,轮轨之间将出现滑动接触,这种现象在地铁中较为常见。滑动接触引起的磨损对接触区域应力和温度有着显著影响。根据数值计算方法和摩擦传热理论,建立轮轨接触磨损模型和摩擦传热模型,引入与磨损相关的接触应力,采用移动热源模拟轮轨之间的摩擦热,考虑温度对材料参数的影响,研究滑动磨损对应力和温度的影响。结果显示,随着滑动距离的增加,轮轨接触斑面积逐渐变大,接触应力从尖凸状变为扁平状,最大接触应力逐渐减小,接触应力分布趋于均匀。当磨损深度超过0.2 mm时,采用初始接触应力计算得到的轮轨节点温度值要显著高于采用与磨损相关的接触应力计算得到的温度值,并且随着滑动距离的增加,温度之间的差异逐渐变大。滑动接触时刻末,用初始接触应力计算的轮轨接触区域温度场中的最高温度比磨损相关的接触应力计算得到的最高温度分别高113.9℃和61.0℃。研究结果显示,磨损对应力和温度的影响较为显著,在计算应力和摩擦热时应充分考虑磨损对其的影响。

超薄磨耗层抗滑性能的衰变规律及其影响因素

为了精确评价沥青超薄磨耗层开放交通后抗滑性能衰变过程、机理及影响因素,首先利用弧形模具及其配套的轮碾机来制备弧形超薄磨耗层试件;然后通过驱动轮式加速加载系统对4种级配类型和3个沥青胶结料等级的沥青超薄磨耗层试件进行加速加载试验;最后借助激光纹理扫描仪对一定轮载次数作用后的试件分别进行扫描。结合试验数据分别建立了基于S型函数的沥青超薄磨耗层宏观和微观构造深度衰变模型,以及基于灰色关联分析方法来分析各空隙率和沥青胶结料对抗滑性能的独立和耦合作用。试验研究结果显示:采用驱动轮式加速加载系统结合S型函数模型可以定量地评价和预测沥青超薄磨耗层性能的演变过程;空隙率影响超薄磨耗层宏观和微观构造深度的前期衰减速率,空隙率越大,则超薄磨耗层的宏观和微观构造深度的前期衰减速率越大;宏观构造深度的中后期衰减速率受沥青胶结料等级影响更大,沥青胶结料性能等级越高,则宏观构造深度的中后期衰减速率越慢;空隙率和沥青胶结料等级对超薄磨耗层微观构造深度中后期衰减速率的影响相当。因此,在进行超薄磨耗层抗滑性能设计时,选择大空隙率的开级配超薄磨耗层混合料级配对路面抗滑耐久性是有益的,而沥青胶结料的性能等级则可以根据交通量的大小合理选择。

螺杆钻具十字万向轴运动副球面磨损规律

螺杆钻具十字万向轴是传递扭矩和转速的关键结构,其运动副中锁紧轴与球座之间产生相对滑动而导致本体结构加速磨损,显著降低了万向轴的使用寿命。为研究锁紧轴与球座的圆弧面半径对滑动磨损的影响规律,建立多种圆弧面半径的三维磨损仿真物理模型;基于赫兹接触理论和Archard磨损理论研究不同半径条件下的体积磨损量、最大变形量、最大滑移距离和最大穿透深度的变化规律;借助现场试验进一步研究非密封十字万向轴的锁紧轴和球座之间滑动磨损后所呈现的结构形态和易磨损区域分布。结果表明:在一定范围内,随着圆弧面半径逐渐增大,体积磨损量呈现先减小后增加的趋势,最大滑移距离和最大穿透深度逐渐减小,最大变形量受圆弧面半径的影响较小,推荐最优半径为28~30 mm。仿真分析和现场试验结果表明,锁紧轴和球座侧滑会导致锁紧轴圆弧凸面沿圆周方向出现明显的磨损且边沿处出现“尖角”,球座圆弧凹面边沿厚度减小,形成环形凹槽且呈“卷曲变形”。该研究可以为十字万向轴的运动副的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。

FeCr合金波纹形貌对滚滑摩擦性能影响的原子分析

目的研究FeCr合金不同表面波纹形貌对滚滑摩擦力学特性的影响,旨在指导高精密零件表面加工。方法采用分子动力学方法构建了光滑表面、一维和二维正弦波纹表面。综合分析了不同形貌特征对纳米压痕和滚滑摩擦过程中FeCr合金的变形、亚表面损伤以及摩擦性能的影响。结果在纳米压痕试验中,光滑表面接触面积最大,受压后变形最大,且压痕力与接触面积呈正相关。不同表面形貌的塑性变形临界压深存在显著差异,其中二维正弦波纹表面的临界压深最大。在纳米滚滑摩擦试验中,原子相互作用占主导作用,在3种表面中,光滑表面摩擦力和摩擦因数最高。在纯滑动或高速滚动时,一维正弦波纹表面的摩擦因数最小。此外,在摩擦试验中,磨损原子堆积高度、分布与界面形貌特征、滚动速度相关。磨屑原子堆积的体积和高度与接触面积呈正相关,与滚动速度呈负相关。二维正弦波纹表面磨屑原子堆积高度最低,亚表面最为稳定。结论波纹形貌表面能够减小实际接触面积,密集的波峰和波谷能够减小材料的变形,提高亚表面稳定性。

非钢制关节轴承制造材料研究进展

随着对关节轴承性能要求的不断提高,寻找新材料替代钢材制备高性能的关节轴承已经成为一个重要研究方向。对非钢制关节轴承内外圈材料及其处理工艺、衬垫和涂层材料进行了详细介绍,针对非钢制关节轴承内外圈材料存在铝合金加工难,钛合金成本高和自润滑层存在摩擦磨损性能较低的问题,提出具有优异摩擦性能,力学性能好、耐腐蚀、易加工的内外圈材料和制备工序简单、低摩擦、高寿命的自润滑层材料是未来非钢制关节轴承材料的发展方向。

表面织构对滑动电接触界面摩擦学行为的影响

目的利用表面织构减摩抗磨的优良特性,将其应用于电接触摩擦表面,探讨它对滑动电接触界面摩擦磨损及电接触可靠性的影响。方法利用激光系统制备2种织构,即方坑型表面织构(SPT)和沟槽型表面织构(GT),并与光滑表面的载流摩擦学信号进行对比分析。利用ABAQUS模拟试验,分析界面接触应力、电压和位移的变化特性。结果随着试验的进行,GT表面的摩擦因数逐渐增大,并与光滑表面达到同一水平(0.7),SPT表面的摩擦因数在整个试验过程中始终较低(0.4)。光滑表面在电接触过程中发生了多频振动现象,2种织构表面的振动信号非常微弱,尤其是SPT表面,仅出现了100 Hz的振动频率。光滑表面和GT表面出现较严重的磨损现象,而SPT表面磨损轻微。有限元分析结果表明,表面织构的存在能够避免应力集中现象,GT表面的应力较大(90MPa),且始终分布在沟槽棱边。结论在电接触状态下,2种织构表面均能不同程度地降低界面的摩擦因数和摩擦力,其中SPT表面的减摩降磨效果最显著。GT表面沟槽棱边的损伤和磨屑堆积是导致其逐渐失去减摩效果的主要原因。模拟分析结果证实,SPT表面织构的存在能避免应力集中,有利于改善磨损和降低振动强度。虽然GT表面的最大应力分布也具有时变特征,但是其值较大,且分布在沟槽棱边,导致沟槽织构的减摩效果逐渐减弱。

超声表面滚压工艺影响镍基690合金冲-切磨损行为的研究

通过超声表面滚压技术(USRP)改善镍基690合金表面的粗糙度和硬化层,并探究该工艺对其冲-切磨损行为的影响机理.首先,采用USRP对镍基690合金表面进行强化处理,然后,基于可控能量式冲-切磨损试验装置,探究镍基690合金强化前后在不同冲-切变量下其磨损界面的动态响应行为与损伤机理.得出了USRP工艺可有效降低磨损界面的摩擦力和摩擦系数,降低冲切能耗,进而减少材料的磨损程度,此外,冲击或切向滑动速度的增加均会导致磨损界面所受冲击力和摩擦力的增大,并降低动能吸收率.

速度350 km/h高速铁路接触网设备服役性能试验研究

对某350 km/h速度等级高速铁路接触网几何参数动态性能、运营动车组受电弓静态压力和弓网燃弧性能进行长期跟踪测试,对比不同运营速度下弓网燃弧次数、弓网动态接触力,接触网动态抬升量、接触网零部件承受的载荷和滑板磨耗变化规律,对接触线磨耗进行分析,预测了接触线寿命,最后对接触网零部件进行试验台试验,检验了零部件使用寿命。通过以上试验和研究,比较充分地掌握了动车组350 km/h运营速度下接触网设备服役性能,为接触网设备养护维修提供了数据支撑。

基于室内加速磨耗的环氧沥青超薄磨耗层抗滑耐久性研究

文中基于湿轮磨耗试验研究磨耗时间、污染物洒布量对环氧超薄抗滑磨耗层抗滑性能的影响,采用延长加速加载磨耗试验试件的BPN、TD以及磨耗质量损失率来评价超薄磨耗层的路用性能.结果表明:环氧超薄抗滑磨耗层的剥落率与磨耗温度、磨耗时间以及骨料粒径成正相关,且在高温高磨耗时间的情况下剥落率仍小于0.6%,环氧超薄抗滑磨耗层随着污染物洒布量的增加BPN均存在不同程度的下降,其中液体污染物比固体沙土对路面抗滑性能衰减的影响更显著.环氧超薄抗滑磨耗层在经过20万次的作用后超薄抗滑磨耗层的BPN、TD以及磨耗质量损失率均体现出优异性.

N掺杂对Si-DLC薄膜的结构性能影响及摩擦机理研究

采用平板阴极等离子体增强化学气相沉积技术,通过调控N_(2)流量在GCr15基底上制备了系列硅氮共掺杂类金刚石碳基(Si/N-DLC)薄膜,分析探索N掺杂对于Si-DLC薄膜结构、力学性能和摩擦学行为的作用规律以及Si/NDLC薄膜的低摩擦磨损机理.结果表明:N元素的引入促进Si-DLC薄膜中sp^(2)-C结构的形成,降低了薄膜的硬度和弹性模量,但能大幅改善Si-DLC薄膜的韧性并增强结合(>20 N).更重要的是,N掺杂可有效降低Si-DLC薄膜的摩擦系数并改善其耐磨性能,摩擦系数和磨损率相较于Si-DLC薄膜分别降低了约26%和45%.其摩擦机理是类石墨碳(GLC)转移膜的形成使得摩擦界面发生转移,有效降低了Si/N-DLC薄膜的摩擦系数,并且依赖于摩擦界面的石墨化程度和氢含量.而磨损行为取决于其薄膜自身韧性和抵抗弹塑性变形的能力,磨痕内部脆性断裂缺口会造成转移膜的大面积破坏,加剧了黏着磨损.此外,确定了Si/N-DLC薄膜低摩擦(摩擦系数≤0.05)的最佳服役区间,相关结果为Si/N-DLC薄膜的结构性能调控和工程应用提供参考.

ADI材料滑动摩擦磨损性能的研究

等温淬火球墨铸铁具有良好的耐磨性,采用销盘摩擦磨损试验机进行等温淬火球墨铸铁和中碳钢的滑动摩擦磨损性能试验,得到以下结论:在高速无风冷条件下,ADI材料滑动摩擦磨损性能低于中碳钢;低速有风冷条件下,ADI材料滑动摩擦磨损性能高于中碳钢。

载流滑动摩擦部件表面失效及其修复技术研究进展

滑动电接触部件在电能传递与转换过程中起着举足轻重的作用,其失效和损伤行为带来的安全因素和经济影响重大,因此对其失效机理和修复技术的研究成为当今热点之一.已有众多学者通过试验和计算机模拟仿真等手段研究了电接触部件的表面损伤机制和寿命预测,至今为止,已研究出载流摩擦部件的表面修复技术多达15种以上,修复材料更是有上百种.本文中首先介绍了电接触的基本概念,从有无电流载入2个角度概述了滑动摩擦部件表面失效形式,并从试验研究及仿真模拟研究2个方面对表面损伤机制的研究方法进行了归纳;最后综述了滑动电接触失效部件的表面修复技术和修复材料体系的研究进展,总结了目前滑动电接触部件研究领域存在的问题,提出了利用试验与仿真模拟相结合探究涂层导电耐磨自润滑机理并优化涂层质量的研究思路.

催化裂化装置待生滑阀阀杆脱扣原因分析与处理

介绍了某催化裂化装置沉降器料位由41%开始突升并在调整过程中产生波动的原因及解决措施。分析原因:待生滑阀控制失灵造成沉降器料位波动。通过现场拆除待生滑阀阀杆和控制机构连接块、旋转和抽拉阀杆等调整措施,确认阀板和阀杆脱扣。根据对阀杆连接结构的分析,采取调整旋转和抽拉阀杆等措施恢复了装置生产,并在阀杆180°方向带压开孔安装了一套临时的顶杆与原阀杆共同控制待生滑阀,保证了装置长周期运行。为明确故障原因,采用了流场模拟的方法对滑阀内压力云分布、流体速度分布、催化剂颗粒分布及吹扫蒸汽的控制进行了相关计算,得出吹扫蒸汽的流量控制对阀杆连接处的冲蚀具有较大影响。该结论在检修中得到了较好的验证。

刮板输送机中部槽金属对磨试验分析

本文设计对磨试验,探究不同工况对刮板输送机中部槽金属耐磨情况的影响。对磨实验采用控制变量法,使用16Mn、NM400和HD400三种钢材料制作了试样,将试样置于万能摩擦磨损试验机中,分别探究了磨损行程、加载压力、滑动速度等变量对于中部槽试样磨损量的影响。结果表明,磨损行程与磨损量呈正相关;在低压低速工况下HD400的耐磨性较好,在高压高速时HD400的耐磨性较好,任意工况下16Mn的耐磨性最差。由此可得,应根据刮板输送机的运行工况选择合适材质的中部槽金属,并且在满足采煤运煤需要的前提下,科学设置刮板输送机的加载压力、滑动速度等参数,对延长中部槽金属使用寿命有积极作用。

基于真实形貌的机械密封摩擦界面热力致损分析

机械密封在运行时密封界面热力及摩擦状态多变,为了探究机械密封运行时的界面热力及磨损等特性,使用非接触3D形貌仪,获得摩擦界面微观形貌信息,逆向构造摩擦界面三维模型,基于该模型对密封环摩擦过程进行分析,进一步得出摩擦界面的Von Mises应力、热源、振动、磨损区域、磨损量等相关特性。结果表明,在同一时刻SiC-SiC组的磨损面积均小于SiC-C组;SiC-C组摩擦界面的热源分布相比于SiC-SiC组更加复杂;密封环启动瞬间SiC-C组的法向加速度远大于SiC-SiC组;SiC-C组的磨损量约为SiC-SiC组的3倍。

水环境下酚醛树脂基滑动轴承材料组分和摩擦学性能的优化

针对酚醛树脂(PF)基潜水泵滑动轴承材料存在吸水率过大、摩擦性能不足的问题开展了性能优化研究。以酚醛树脂为基体,添加石墨(Gr)、聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃纤维(GF)、剑麻纤维(SF)、硫酸钡(BaSO_(4))对酚醛树脂进行改性,利用热压成形制备复合材料。通过正交试验设计,讨论了各填料不同含量对复合材料吸水率、体积膨胀率及摩擦学性能的影响。结果表明:复合材料吸水率和体积膨胀率的影响因素从大到小依次为GF:SF,PTFE,Gr,BaSO_(4);通过分析吸水率和体积膨胀率的均值,发现随着玻璃纤维含量的提高,复合材料吸水率和体积膨胀率降低;水环境下复合材料平均摩擦系数的影响因素从大到小依次为PTFE,Gr,BaSO_(4),GF:SF;复合材料磨损率的影响因素从大到小依次为GF:SF,Gr,BaSO_(4),PTFE。通过试验求得水环境下性能最优的复合材料配方为3%Gr,8%PTFE,20%GF,10%SF,16%BaSO_(4),43%PF。

基于平衡设计的超薄磨耗层研究与现场试验

针对超薄磨耗层在高速公路沥青路面养护工程中的应用问题,该文系统研究了基于平衡设计理念的超薄磨耗层体系,分析了改性剂的作用机理及使用特点,基于平衡设计方法设计了超薄磨耗层配比设计试验,最后根据配比设计试验选择最优的超薄磨耗层材料配比进行试验路铺筑。研究表明:直投式高黏改性剂运输、储存方便,可以提高沥青混合料的弹性恢复,减少永久变形;在级配嵌挤良好的条件下,沥青用量的合理提升,能够有效提升超薄磨耗层沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性,随着改性剂掺量的提升,沥青混合料的高温稳定性逐渐提升,在沥青用量为6.8%、改性剂掺量达到0.9%时达到最优;综合考虑沥青混合料性能及经济因素,确定超薄磨耗层的最佳材料配比,并成功应用于某高速公路养护工程试验路,试验路检测结果表明超薄磨耗层具有良好的密水性、抗滑性能及降噪性能。