原位自生SiC晶须对原料预氧化SiC耐磨材料显微结构和性能的影响

以Si粉、活性炭、预氧化的SiC颗粒为原料,于埋炭条件下经1500℃保温3h烧制后,制备出了原位自生SiC晶须复合SiC耐磨材料,并研究了SiC晶须对原料预氧化SiC耐磨材料性能的影响,并分析了这些性能和显微结构间的关系。结果表明,原位自生SiC晶须可提高SiC耐磨材料的致密度和力学性能,并在Si粉和活性炭共同添加量为12 wt.%时改善效果较佳,对应试样的抗冲击强度和硬度分别为29.91 kJ·m^(-2)和98(HRB),磨耗比为4.49。这是因为原位自生的SiC晶须充填在SiC颗粒间的孔隙中,形成了均匀的网络结构,且其伴生的SiO_(2)和SiC原料预氧化的产物SiO_(2),均可与α-Al_(2)O_(3)添加剂反应生成莫来石,增强了晶须与基体间的结合力。当SiC耐磨材料受到外力作用时,这些与基体结合较好的SiC晶须,可通过拔出、裂纹的偏转和桥联等途径改善SiC耐磨材料的力学性能。

FeCoCu预合金粉末含量和烧结温度对碳化钨基钻头性能的影响

为提高钻头胎体耐磨性与地层研磨性的适应性,提高钻头自锐能力,选取FeCoCu预合金粉作为胎体成分,对胎体性能进行研究。在碳化钨基胎体中添加FeCoCu预合金粉末,调节金刚石钻头胎体中FeCo-Cu粉末与WC粉末的配比关系,并在不同的烧结温度下烧制试样,寻找FeCoCu含量和烧结温度对胎体性能的影响规律。试验结果发现:随着FeCoCu含量的升高,胎体的相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度和耐磨性随之降低;烧结温度对相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度的影响幅度小,对胎体耐磨性的影响幅度大,最大变化幅度达到310%。FeCoCu预合金与烧结温度的耦合作用下,胎体的耐磨性变化存在较宽的调节区间,可通过二者组合的变化,调节胎体耐磨性,提高胎体对地层的适应性。

集成预润滑式发动机机油泵试验研究

为解决发动机启动过程中,润滑油不能及时输送到各摩擦副表面,短时间内处在边界摩擦或固体干摩擦润滑状态下产生剧烈磨损的问题,设计气动马达辅助驱动的集成预润滑式机油泵总成作为解决方案。依托于发动机润滑系统试验台架,通过改变润滑系统的初始状态(贫油或富油)、气动马达的进气压力,进行发动机的预润滑过程及冷启动过程试验研究。结果表明:集成预润滑式发动机机油泵在进气压力2×10^(5)~6×10^(5) Pa的工况下能够迅速建立起稳定的1×10^(5) Pa以上的主油道机油压力;当进气压力为3×10^(5) Pa时,发动机冷启动主油道油压达到标定油压的时间提前7~8 s。可见,集成预润滑式机油泵总成能够有效地进行发动机启动预润滑,避免在发动机冷启动阶段轴承等运动摩擦副发生固体干摩擦而导致的磨损。

铁路接触网套管双耳风致磨损特性研究

风区铁路接触网的风摆振动导致零部件磨损加速、线路维护成本剧增,严重时结构断裂失效,威胁列车运营安全。针对风区铁路接触网的零部件风振磨损问题,以易磨损件套管双耳结构为例,开展实际环境风载荷作用下的磨损特性研究。首先,建立接触网风致姿态解耦的风载荷识别与连接铰节点力重构模型,通过仿真计算得出风载计算公式与节点力传递系数,以新疆风区铁路实测接触网风摆姿态重构悬挂作用风载荷与套管双耳节点力时程。然后,建立套管双耳与腕臂接触的三维有限元模型,考虑双耳磨损间隙扩大导致螺栓预紧力衰减的Archard磨损预测模型,结合双耳连接铰节点载荷与动态螺栓预紧力,对风环境下套管双耳与腕臂为期1 a的接触磨损特性进行分析。结果表明:磨损初期,由于大接触应力导致磨损速率快,但随着预紧力衰减,接触表面磨损速率降低,廓形磨损深度由两边往中间逐渐增大,且靠连接铰侧磨深偏高,最大接触磨损出现在定位管上部套管双耳,累积磨损深度达0.52 mm/a,螺栓预紧力衰减达20.55%。套管双耳结构的磨损特性研究成果可为风区铁路接触网零部件的运用维护提供科学依据。

CL70车轮钢原始组织对接触疲劳性能的影响

利用双盘滚动接触疲劳试验机对原始组织分别为片状珠光体+先共析铁素体(P+F)和回火索氏体(TS)的CL70车轮钢试样进行磨损和滚动接触疲劳试验。利用光学显微镜、扫描电镜和硬度计对组织和硬度进行分析,分析原始组织对疲劳性能的影响。结果表明:P+F试样与TS试样经过预磨损后表面出现不同的磨损机制,P+F试样表面主要为疲劳磨损,并伴随起皮现象。TS试样表面主要为黏着磨损和磨粒磨损,有轻微的疲劳磨损;两种原始组织表层都为细小的铁素体基体上分布着细小的渗碳体,但P+F试样表层晶粒更细小,硬度更高,变形层厚度也小。对预磨损后的两种试样进行了接触疲劳试验结果得出,TS试样的疲劳寿命是P+F试样的4.4倍。疲劳试样的表面形貌是:TS试样在疲劳后主要是表面局部出现典型的疲劳剥落深坑,而P+F试样主要是表面为麻点状剥落伴随着剥落深坑。预磨损在细化组织和提高硬度的同时减小疲劳磨损,将有利于疲劳寿命的提高。

特高压输电线路连接金具磨损对腐蚀的影响分析

为了揭示腐蚀与磨损环境中连接金具磨损对腐蚀行为的影响,采用金具磨损试验机、KY-YW40盐雾试验机模拟磨损与腐蚀环境,借助电子天平、扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)、透射电镜(TEM)等表征磨损与腐蚀特性,研究失效机理.结果表明:预磨损试样初始腐蚀量9.09μg/cm^(2)比未磨损试样初始腐蚀量7.29μg/cm^(2)约高19%,预磨损试样初始腐蚀速率0.069μg/(cm^(2)·h)比未磨损试样腐蚀速率0.041μg/(cm^(2)·h)约高40%;预磨损试样腐蚀形貌由团簇状转为片状,其主要腐蚀产物为γ-FeOOH和α-FeOOH.磨损使表面出现剥落坑、裂纹、表层塑性变形、位错聚集等,加速了水分子吸附和腐蚀产物生成,从而加剧腐蚀损伤.

粉体预氧化对NiAl激光熔覆涂层组织和性能的影响

目的激光熔覆是集节能、环保、减排于一身的低碳技术,能够解决涂层存在的粗大枝晶、较大开裂敏感性及纳米增强颗粒昂贵等难题。方法借助Al颗粒的易氧化特性,提出一种预氧化气固反应手段,原位制备铝粉表面附着氧化铝的复合型粉体,采用激光熔覆技术将复合粉末制备成冶金涂层,并考察预氧化方法对NiAl涂层组织和性能的改性规律。结果通过预氧化方法获得了铝粉表面附着氧化铝的复合型粉体,且制备的涂层成形良好、无缺陷;预氧化涂层的枝晶更细小,XRD测试表明预氧化涂层中出现了Al2O3。由于预氧化方法带来的细晶强化和第二相强化作用,使得预氧化涂层的硬度在NiAl涂层的基础上提升了约20%,预氧化方法引入的氧促使摩擦界面形成了一层氧化物润滑膜,使得预氧化处理后涂层的摩擦因数降低了约23%,同时耐磨性得到显著提升。结论采用预氧化方法以低成本原位合成了复合型粉体,通过预氧化方法使涂层实现了从组织结构到性能的良性转变,为推动绿色低碳技术发展,高性能新型粉体的研发,以及NiAl涂层的应用提供一些思路与方法。

热处理工艺和爆炸预硬化对高锰钢ZGMn13VTiMoRE组织和耐磨性的影响

运用金相、透射及扫描电镜和冲蚀磨损等试验方法，研究了不同水韧及时效工艺处理和爆炸预硬化对高锰钢（ＺＧＭｎ１３ＶＴｉＭｏＲＥ）组织和耐磨性的影响，提出了优化热处理工艺。研究结果表明，经优化热处理工艺和爆炸预硬化处理后，使ＺＧＭｎ１３ＶＴＭｏＲＥ钢得到细小、均匀的奥氏体晶粒，弥散分布的第二相质点，一定厚度的预硬化层和存在于基体中的大量形变层错及孪晶等。其耐磨性可提高４０％。

连杆热锻工艺参数对模具磨损的影响研究

针对连杆预锻成形过程中模具的磨损失效问题,基于修正的Achard磨损模型,采用Deform-3D有限元塑性成形软件,分析了不同成形速度和摩擦系数对预锻模具型腔磨损深度的影响。结果表明,模具内腔的最大磨损深度随着成形速度的增大而增大,同样模具的最大磨损深度随摩擦系数的增大而增大,并且上模比下模磨损更严重。结果能为实际生产提供参考。

采用预润滑技术降低发动机启动时的磨损

分析了发动机启动时各运动副的摩擦磨损状况,针对发动机在启动时存在的严重磨损问题提出解决方案。在现有发动机上增加预润滑装置,利用该装置在发动机启动前将机油压入主油道,使发动机启动时运动部件表面处于流体动力润滑状态。试验表明该装置能显著降低发动机启动时的磨损,延长发动机及其零部件的使用寿命。

SF_6断路器弧触头的关合侵蚀特性

SF6断路器关合操作时产生的关合涌流对弧触头会造成严重的侵蚀。为了研究弧触头在关合情况下的侵蚀特性,设计了模拟的SF6断路器灭弧室,对CuW80弧触头进行了关合侵蚀实验。实验记录了每次的燃弧时间和电流峰值,并计算了100次实验后的质量损失率。每20次关合实验后,拍摄触头表面照片,测量弧触头的接触电阻和工频耐压。最后分析了SF6断路器弧触头的关合侵蚀特性并探讨了侵蚀机理。认为在关合实验中弧触头的侵蚀来源有两个:一个是关合前预击穿电弧的烧蚀,一个是烧蚀后弧触头变软后的机械磨损,并且机械磨损的量占有相当的比例不可忽略。在电流峰值18 kA,燃弧时间<2 ms,机构速度7 m/s的情况下,机械磨损过程中的质量损失率大于1.0 mg/C,这也是关合情况下触头质量损失更大的主要原因。

汽油机油的发展及应对措施

随着环保要求的提高,涡轮增压直喷技术(TGDI)在汽油机中得到广泛应用,涡轮增压可以提高发动机的热效率和动力性,直喷技术有利于提高压缩比、实现稀薄燃烧和降低发动机油耗改进排放的特点。从2016年中国芯发动机技术评选结果中可以看到,12款发动机中有11款采用了增压或直喷技术;同时TGDI技术的应用也带来低速早燃和正时链磨损新问题,并且在清净性要求上进一步提高;欧6排放规格的实施,对燃油经济性也提出了更加苛刻的要求,为满足新的排放法规,GF-6汽油机油标准正在测试和发展当中。为满足GF-6标准及TGDI发动机的要求,提出在润滑油配方中的应对措施。

基于接触状态的叶冠预扭设计

针对某工程的实际问题,建立了叶片三维分析模型,应用谐波平衡法和时频转换法,分析了叶冠结构参数与安装状态下叶冠力学性能的关系,总结了叶冠几何参数对接触状态的影响规律;就叶冠接触状态与叶冠磨损之间的关系进行了讨论;基于接触状态的设计理论,提出了叶冠预扭设计基本思想和工程方法。

几种预硬塑料模具钢的组织与性能对比

针对CENA1、S136H、2316ESR、718H和738H五种典型的预硬塑料模具钢,分别进行了显微组织观察、硬度测试、磨损试验和耐蚀性试验并进行了对比。结果表明:预硬塑料模具钢的正常显微组织为回火索氏体;综合考虑耐磨性和耐蚀性,S136H和2316ESR钢比CENA1钢更具优势;S136H钢的耐磨性最优,2316ESR钢的耐蚀性最好。

法兰螺栓横向微动磨损试验研究

为了研究法兰联接螺栓在横向振动的松动机理,借助于横向振动疲劳试验机进行模拟紧固件横向微动磨损试验,进而观察螺栓联接在不同的横向载荷与频率作用下预紧力与预紧力矩衰退过程,并测量其磨损量和表面损伤情况。实验结果表明:螺栓预紧力下降分为两个阶段;实验初期预紧力下降迅速的塑性形变阶段和预紧力下降缓慢的微动磨损阶段。预紧力矩下降分为三个阶段:第一阶段由于较高的局部接触应力,预紧力矩下降不明显;第二阶段由于塑性形变扩大,预紧力矩迅速下降;第三阶段螺栓进入微动磨损阶段,预紧力矩开始缓慢下降。螺栓在低频振动下,质量变化量对于频率微小的变化不敏感。螺栓与夹具接触的表面磨损情况随着交变幅值载荷增加而增加;随着频率的增加而减小。

时变轴向力负载影响下滚珠丝杠副性能衰退特性

滚珠丝杠副是数控机床机械传动的重要部件,机床切削参数的不断变化致使其承受的轴向负载具有动态时变的特性,进而其精度、预紧力、摩擦力矩等性能的衰退呈现出时变特性.为了研究滚珠丝杠副在时变轴向加载工况下的性能变化规律,在建立时变受力模型的基础上,通过弹性赫兹理论推导建立了时变轴向力工况下双螺母滚珠丝杠副的时变受力模型、时变磨损模型、时变预紧力和摩擦力矩衰退模型,并且通过滚珠丝杠副精度保持性试验台用激光干涉仪测量序进轴向力加载与恒定轴向力加载工况下的滚珠丝杠磨损深度变化情况,与理论模型对比,由此验证滚珠丝杠副时变轴向力加载性能衰退模型的有效性与合理性.论文的研究对于提升精密滚珠丝杠副的精度及其保持性具有理论意义.

金刚石粒子前处理工艺对复合镀层耐磨性的影响

为得到应用于化学复合镀技术的金刚石粒子良好处理工艺,对粒子进行了各种前处理的探索。试验选取铜基体材料,在其表面进行复合镀层制备,对获得的镀层,利用磨损试验机等仪器设备进行耐磨性等性能的表征,并进行讨论分析。结果表明:OP-10、硝酸处理的粒子镀层表面镍磷球均匀细小,形态一致;盐酸处理过的粒子镀层摩擦性能最佳。综合来看,对金刚石微粒进行合理的前期处理能有效提高镀层硬度和耐磨性。

射流管伺服阀前置级冲蚀磨损数值模拟

针对射流管伺服阀对油液清洁度要求低以及油液中固体颗粒物高速射流容易产生零件磨损的问题,进行冲蚀磨损数值模拟.采用计算流体动力学（CFD）与冲蚀理论,建立冲蚀磨损数学模型,模拟射流管伺服阀多相流中油液和固体颗粒物的运动轨迹.分析离散相固体颗粒的速度和冲击角度等参数对射流管伺服阀冲蚀磨损的影响规律,得到在工作介质为7级清洁度时射流管伺服阀前置级部件的冲蚀磨损率以及冲蚀磨损量.以某工业现场已服役5年的CSDY型射流管伺服阀作为实验对象,进行实验结果和理论结果的对比分析.研究结果表明：高速射流容易导致射流管伺服阀部件出现增重或失重的现象;油液中的固体颗粒物使接受器劈尖产生较严重的冲蚀磨损,冲蚀磨损量与2个接收孔之间的夹角及射流管位移量有关,当夹角为40°~50°时,冲蚀磨损相对较为严重.当射流管处于中立位置时,即射流管位移量为零时,劈尖附近冲蚀磨损严重;当射流管位移为最大时,劈尖的冲蚀磨损最小,理论结果与实验结果一致.

基于卷积神经网络刀具磨损类型的智能识别

刀具磨损尺寸与刀具磨损类型的有效识别是监测加工状态的重要手段。针对常规刀具磨损类型的识别需要人工参与的不足,提出一种基于卷积神经网络刀具磨损类型的智能识别方法。通过对刀具磨损类型和磨损过程的分析,设计了识别刀具磨损状态的网络结构,采用卷积自动编码器对网络模型进行预训练,并通过BP算法结合Adam算法对模型参数进行微调,建立了有效的刀具磨损类型识别模型。实验证明该模型对刀具磨损类型的平均识别率达到96.25%。最后,提出了基于刀具磨损类型识别的刀具磨损值自动检测方法,实验结果表明该检测方法的误差率在10%以内,平均误差率为5.93%,能够满足实际应用需求。

预氧化处理对碳化硼陶瓷纳米磨损性能的影响

用点接触显微镜在纳米尺度上研究了碳化硼材料的磨损特性 ,考察了热压碳化硼及经 10 73K预氧化处理 1h的两种试样的磨损深度随载荷、磨损次数、扫描速度等的变化关系。结果表明 :未经预氧化的碳化硼试样的磨损深度很小 ,而经过预氧化处理的碳化硼试样的磨损深度远远大于未经氧化的试样 ;两者的磨损深度均随载荷的增加而显著增加 ;未经氧化的碳化硼试样由于其在纵向上的结构是均匀的 ,磨损深度随磨损次数的增加呈线性增加 ,经氧化处理的碳化硼试样的磨损深度随磨损次数的增加呈现两段线性关系 ,可推断表层的H3 BO3 膜厚度为 12 0～ 14 0nm ;