TC21钛合金的高温微动磨损行为研究

采用高精度FTM高温微动磨损试验机研究TC21钛合金在150℃下的微动磨损行为。分析温度对摩擦系数及磨损率的影响;通过扫描电镜和能谱等方法研究钛合金TC21在高温下磨痕形貌的变化情况、成分的变化和磨损机理。实验结果表明:温度对钛合金TC21摩擦系数的影响与微动位移有关,位移越小,温度对其影响越小;温度为150℃时,磨损量较室温降低了67.4%~86.5%;磨损机理在常温下以磨粒磨损为主,并存在氧化磨损和粘着磨损,在150℃下以氧化磨损为主,伴随少量的磨粒磨损和粘着磨损。     

不同温度下TC21钛合金等离子表面渗Cr层的摩擦磨损性能

为提高TC21合金的摩擦磨损性能，采用双辉等离子冶金技术在TC21合金表面制备渗Cr改性层，利用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM),能谱仪(Energy dispersive spectromenter,EDS),显微硬度仪和划痕仪等研究了渗Cr层的组织形貌特征、硬度及结合强度，并 在20,300,500 ℃条件下使用摩擦磨损试验机对基体及渗Cr层的摩擦磨损性能进行对比、探究，并分析磨损机理。结果表明：渗Cr层厚度为30μm，均匀致密，与基体结合力至少能承受64 N的垂直载荷；改性层表面硬度超过1 000 HV0.1，约为基体的3倍；TC21合金渗Cr后，不同温度下的减摩性能和耐磨性能均得到提高。在室温下TC21基体磨损机理主要是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损，而渗Cr层的磨损机理主要是磨粒磨损；500 ℃时基体粘着磨损和氧化磨损程度变得更加严重，渗Cr层磨损机理是剥层磨损和氧化磨损。      

网络陶瓷增强铝基复合材料的摩擦磨损特性

提出了三维陶瓷网络（骨架）增强金属基复合材料的新构思，设计和制备了一种新型的三维陶瓷网络（骨架）增强铝合金复合材料，研究了其在干摩擦状态下的滑动摩擦磨损行为。结果表明，基体铝合金在重载时产生严重粘着磨损，磨损层发生软化和塑性流动，而复合材料中的陶瓷颗粒暴露于磨损表面并起承载作用，从而保护基体不发生严重磨损，复合材料对磨环的磨损量大于基体合金对磨环的磨损量，但复合材料摩擦副的总摩损量比基体合金摩擦副的小。     

准晶材料的摩擦磨损性能研究

本文对准晶材料与类金刚石涂层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能进行了研究，分别就磨损载荷、摩擦速度、气氛、温度等因素对准晶材料摩擦磨损特性的影响进行了讨论，采用扫描电镜和Ｘ－射线衍射仪等对表面形貌进行了观察，结果表明，随着磨损载荷、摩擦速度的增加，摩擦系数有所减小，温度对准晶材料表面的摩擦系数影响明显比其他因素大，温度的增加明显提高地表面摩擦系数。准晶材料在３５０℃下的磨擦磨损机制为剥落磨损，明显不同与室温下的磨损机制，形貌观察表明准晶材料摩擦表面均形成不了同程度的微裂纹，本文对上述结果进行了讨论。     

发动机磨屑尺寸的分布模型及其应用

磨屑分析是研究零件摩擦表面破坏机理、监测机械磨损状态的主要方法之一。本文研制了一种将微机图象处理技术应用于铁谱技术的磨屑显微分析系统。根据对ＷＺ－６航空发动机长试过程的监测研究，提出了机械磨损磨屑尺寸的Ｗｅｉｂｕｌｌ分布规律、研究证实，Ｗｅｉｂｕｌｌ函数的参数、磨粒分布的均值和方差等特征能够清楚地指示出发动机工作过程中的磨损类型和程度。在此基础上，本文以统计检验和Ｊ散度指标为依据，探讨了航空发动机运行时的磨损状态监测和故障诊断的方法。     

高强度镶嵌自润滑材料的设计及摩擦实验

铜基镶嵌型自润滑轴承的承栽压强大约为50MPa,难以满足重型工程机械对自润滑轴承的要求。本项研究利用赫兹接触理论及摩擦的粘着理论,导出了摩擦因数随栽荷变化的定量关系,提出了以轴承钢代替传统镶嵌型复合材料的铜合金的设计方案,研制出新型轴承钢／聚四氟乙烯镶嵌型复合材料。摩擦实验结果表明,这种新型复合材料的承栽压强可达到90MPa,摩擦因数低于0．15,能够满足苛刻工况条件下工程机械对重栽自润滑轴承的要求。     

超高速机械密封副离子注入与摩擦学特性研究

超高速机械动密封需满足CZ-5运载火箭伺服系统中涡轮泵可靠性及寿命指标要求。离子注入作为重要的金属材料表面改性技术，对有效改善机械密封副旋转环表面摩擦磨损特性至关重要。在对密封动环表面离子注入可行性研究的基础上，提出了对其密封副配对摩擦磨损特性进行综合验证的试验方案。通过选取常用典型石墨与旋转金属环配副进行干磨条件下的试验测试，改变线速度、端面比压，使用摩擦磨损试验机对比分析了配对摩擦副的摩擦磨损特性，系统研究了载荷和转速对密封副配对摩擦系数的影响规律，揭示其密封摩擦学特性。通过机械密封在温度应力下的工作可靠性分析以及密封副整机稳态工作性能验证，为超高速涡轮泵的寿命与可靠性试验验证提供了一个合理的、高效费比的技术途径。     

微波烧结ZrO_2/LaNbO_4-MoSi_2复合陶瓷耐磨性研究

文章测定了无润滑条件下ZrO2/LaNbO4-MoSi2纳米复合陶瓷的磨损特性曲线,并对其磨损特征进行了分析.结果表明,ZrO2/LaNbO4-MoSi2纳米复合陶瓷的磨损特征以粘着磨损为主.第二相纳米ZrO2颗粒和LaNbO4颗粒的加入能明显改善MoSi2陶瓷的耐磨性.     

聚晶金刚石刀具铣削Ti40阻燃钛合金失效机理

选用3种不同粒度金刚石（0.5,10和30 μm）的聚晶金刚石(Polycrystalline diamond,PCD)刀具铣削加工Ti40阻燃钛合金，结合三维视频显微镜与扫描电镜观测刀具形貌，分析金刚石粒度对刀具磨损和破损行为的影响，揭示PCD刀具的失效机理。研究发现，金刚石粒度越小，PCD刀具的耐用度越高。在铣削加工的力-热冲击作用下，PCD刀具的磨损主要表现为磨粒磨损和粘结磨损，而破损初期表现为以微裂纹、前后刀面剥落和微崩刃为主，后期发生了局部碎裂。剥落和微崩刃主要发生在PCD刀具的前、后 刀面临界切深2.5~3.0 mm处，微裂纹是导致发生剥落和微崩刃的主要因素。     

渗氮处理对TC4钛合金性能的影响

为了在钛合金螺纹表面形成完整的膜层，提高材料耐磨性能，采用金相形貌分析、硬度和强度分析等手段研究了TC4钛合金渗氮过程参数对微观结构及性能的影响。试验结果表明，随着渗氮温度从700℃升至850℃，材料抗拉强度从1 026 MPa降低至930 MPa；延伸率随着温度升高而逐渐增高；表面硬度从529 HV上升至826 HV，相比于渗氮前280 HV，硬度有大幅度的提高；而保温时间从8 h增加至20 h，对材料的硬度和形貌影响较小，按照此工艺可以在钛合金零件表面形成完整的膜层；钛合金硬度的提高主要是因为表面形成了由Ti₂N和α-Ti组成的渗氮改性层表面。     

网络陶瓷增强铝基复合材料的摩擦磨损性能及磨损模型

本文研究了网络陶瓷增强铝基复合材料在干滑动摩擦条件下的磨损行为,并在大量试验基础上建立了复合材料的磨损模型。结果表明:复合材料的耐磨性明显优于基体合金,其主要原因是增强体独特的网络结构可制约基体合金的塑性变形,并减少对偶件同基体合金的接触,从而有效地增强了复合材料的耐磨性能;从复合材料的磨损率方程中发现,在三个影响因素(载荷、转速、时间)中,转速对磨损率的影响最大,载荷次之,时间最小;磨损率方程的预测值与实测值符合的很好,建立的磨损模型符合实际磨损状况。     

纳米高岭土增强PTFE复合材料的摩擦磨损特性

采用纳米高岭土颗粒增强聚四氟乙烯(Po lytetrafluoroethy lene,PTFE),通过熔融插层工艺,制备了不同重量分数的纳米高岭土增强PTFE自润滑复合材料,摩擦磨损实验在往复式滑动摩擦实验机上进行。实验条件:接触压力为5.5M Pa,往复频率为1 H z,往复行程为1.5 mm。实验结果表明:在重载低速的条件下,这种新型的自润滑材料在稳定阶段的摩擦因数在0.07~0.19的范围,填充后的PTFE复合材料的耐磨性显著提高,其中含10%高岭土的PTFE复合材料的表现最佳,比纯PTFE提高了大约54倍。纳米高岭土提高PTFE耐磨性的主要原因是:其层片结构间被PTFE分子链插入,达到了增强基体并阻止PTFE成片剥落的目的。     

三维网络陶瓷增强ZL109复合材料的干摩擦磨损性能

本文采用压铸法制备了三维连续网状多孔陶瓷增强铝基复合材料,研究了其在干滑动摩擦条件下的磨损行为。结果表明,复合材料的耐磨性优于铝合金,网络孔径越小,复合材料的耐磨性越好。     

提高直升机齿轮传动干运转能力的离子注入技术

根据直升机传动系统干运转能力的要求,用销盘试验机测定了M o离子注入量及润滑条件对齿轮钢12C r2N i4A摩擦副摩擦因数和磨损量的影响。结果表明:M o离子注入对摩擦因数影响很小,但可大大降低磨损率,对增强材料耐磨性有很好的作用。在FZG齿轮试验机上进行了齿轮改性前后的对比试验,结果表明,未改性齿轮干运转30 m in后齿面明显胶合,而改性处理后的齿轮经45 m in干运转试验,齿轮工作良好,齿面光整,仍然可以继续使用,具有很好的干运转性能。     

Friction and Wear Properties of Amorphous Carbon Nitride Coatings in Water Lubrication

The friction and wear properties of amorphous carbon nitride(a-CN x)coatings in water lubrication were reviewed.The influences of mating materials and tribological variables such as normal load(W)and sliding speed(V)on the friction and wear properties of the a-CN x coatings were analyzed.It was indicated that the specific wear rate of the a-CN x coatings was related to the hydration reaction of mating materials with water.If the mating materials were easily hydrated,the specific wear rate of a-CN x coatings was low.The water-lubricated properties of the a-CN x coatings were better in comparison to the a-C coatings.The a-CN x/Si-based non-oxide ceramics tribo-pairs exhibited the lowest friction coefficient and wear rate.To describe their friction and wear properties at the normal loads of 3—15Nand the sliding speeds of 0.05—0.5m/s,the wear-mechanism maps for the a-CN x/SiC(Si3N4)tribo-pairs in water were developed.     

预制体织造过程的数字单元法模拟研究

预制体作为复合材料的增强相,决定着复合材料的性能。而预制体的性能往往取决于纱线的空间结构,为了反映织物内部纤维束的宏观三维空间结构和微观截面几何构型,通过将纱线离散化,用数值模拟和仿真方法模拟织造过程。本文综述了复合材料预制体织造过程的数字单元法模拟研究进展。在微观几何结构方面,详述了数字单元法研究由理论到应用的发展历程,对先进的数字单元建模方法进行了介绍,指出当前模型对于数字单元法模拟纺织过程较为理想化,未考虑纤维的抗弯刚度、空气阻尼效应以及横向压缩引起的能量损失等工艺参数,指出今后的研究中可进一步优化数字单元法,实现参数化建模,深入研究纤维束变形机理以获得纤维更为真实的微观几何结构模型。     

摩擦体系结构分析和定量建模的熵探索

提出摩擦系统演化的3种基本形式。在非平衡态热力学熵平衡方程的框架下构造摩擦系统的数学模型．用熵产生表征摩擦磨损过程的各种现象。讨论了各因素的物理量纲及其统一到熵的途径。研究表明．用非平衡态热力学研究摩擦磨损有助于摩擦学的系统分析．熵产生可以定量表示摩擦磨损过程的所有因素——材料破坏、摩擦发热、摩擦化学反应以及摩擦相变等摩擦过程的物理化学变化。     

硬质合金刀具高速铣削航空铝合金时的磨损形态及磨损机理

对硬质合金整体立铣刀高速铣削加工航空铝合金时的刀具磨损形态及其磨损机理进行了观察和分析.结果表明:在高速切削条件下,硬质合金整体立铣刀的磨损形态主要表现为涂层破坏、月牙洼磨损、微崩刃、剥落和破损等.磨损机理主要是粘结磨损、扩散磨损以及疲劳磨损.与常速铣削磨损机理的不同之处在于高速旋转形成的热、力耦合的应力场对硬质合金刀具的作用与冲击影响占主导地位.     

对单列向心球轴承摩擦系数的研究

本文在运用摩擦学滚动及弹性力学原理对单列向心球轴承滚珠及内圈受力情况进行系统分析及研究的基础上,提出一组可直接计算球轴承摩擦系数的理论公式,由本文导出的计算公式所示解析关系可清晰地看出,球轴承摩擦系数不仅与轴承内外径,滚珠对内圈（或外圈）的滑动摩擦系数,滚珠半径及数量有关,而且还与轴承的当量动载荷密切相关。