冷作模具成型压力大、应力状态复杂,在工业生产中常常伴随过度磨损、疲劳失效等问题出现,因此在Cr12模具钢表面进行了软氮化工艺处理基础上,对比分析了有无氮化处理对材料硬度、表面耐磨性的影响,探讨了氮化处理前后表面的摩擦磨损特性。结果表明氮化处理后Cr12钢出现由白亮层(厚度约3μm)和扩散层(深度达20μm以上)组成的渗氮层,其中白亮层氮元素含量较高,而在扩散层氮元素沿深度方向呈递减分布;Cr12钢氮化前后表面平均维氏硬度由HV50=504.8提高到HV50=653.4,磨损量由42969.6μm3减少到3068.1μm3,表明气体软氮化处理对Cr12钢表面硬度与耐磨性能均有显著提高;氮化处理的磨损表面以磨粒磨损为主,而未氮化处理磨损表面的疲劳剥落特征显著,并伴有强烈的氧化磨损现象。

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是人工关节的主要界面材料之一,销-盘磨损试验不仅可以定量模拟UHMWPE交叉剪切效应,有效揭示聚乙烯微观磨损机理,而且可为人工关节磨损的计算机仿真建模提供试验依据和输入参数。选用传统非交联UHMWPE和CoCrMo合金作为配副试样,在销-盘磨损试验机上完成90°交叉剪切磨损模拟,通过数值方法建立磨损与交叉剪切滑动距离的函数关系式,并与文献结果对比,分析磨损表面的微观形貌及机理。结果表明,UHMWPE单位周期的磨损深度可表示为90°交叉剪切滑动距离的指数衰减函数,与文献结果一致;微观磨损机理以黏着为主,疲劳和磨粒磨损共同作用。

目的探讨高寒/热服役温度(−50~60℃)对聚氨酯材料摩擦学行为的影响。方法以聚氨酯/316L不锈钢为研究对象,采用UMT-3型摩擦磨损试验机,并结合高低温试验装置进行不同服役温度下的摩擦磨损实验。着重分析聚氨酯/316L密封副界面的摩擦系数演变规律、聚氨酯磨损表面形貌及损伤机制等重要特性。结果低温区段(−50~0℃)时,随温度升高,摩擦副界面的摩擦系数由−50℃时的1.08降低至0℃的0.77;聚氨酯的磨损率均在0.5 kg/m以下,抗磨损性能增强;由于微切削作用,发生了微观分子的断裂,导致磨损表面颗粒物较多,−50℃时的磨屑平均尺寸为87.3μm,其主要磨损机制为磨粒磨损。常温(25℃)及高温(60℃)环境则加剧了材料的磨损,磨损率均高于1 kg/m,界面的摩擦系数分别为0.98和0.62。常温环境下,宏观分层剥落起主导作用,表现为疲劳磨损特征;高温时,则因摩擦热导致磨损表面出...

以羰基铁粉为磁性颗粒,SiO2为触变剂,油酸、硬脂酸、月桂酸、二聚酸、聚丙烯酸分别作为表面活性剂,制备硅油基磁流变液;采用MMW-1P型多功能摩擦磨损试验机考察表面活性剂对磁流变液摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察钢球磨痕表面形貌,分析硅油基磁流变液的摩擦机制。实验结果表明,羧酸基类表面活性剂的加入增加磁流变液的黏度,影响其摩擦学性能,但磁流变液的磨损机制仍为典型的三体磨粒磨损。研究的5种表面活性剂中,硬脂酸、月桂酸减摩抗磨效果较好。

采用Rtec摩擦磨损试验机MFT-5000、白光三维干涉仪和扫描电镜,考察不同载荷和高水基乳化液浓度条件下ZrO2陶瓷与304钢配副的摩擦系数、磨损体积和表面形貌,并探讨其磨损机制。通过控制变量法分析表明:载荷比高水基乳化液浓度对摩擦系数的影响较大,且随着载荷的增大,摩擦系数趋于稳定,而磨损体积增大;随着浓度的增大,摩擦系数逐渐减小并趋于稳定,磨损体积先减小后增大,在100 N/Hz和浓度为6%工况下,陶瓷与钢配副的摩擦系数和磨损体积最小;陶瓷与钢配副在高水基乳化液中以氧化磨损为主,且随着浓度增大,氧化磨损先增大后减小,伴有犁削磨损。陶瓷与钢配副模拟液压元件内部摩擦副的润滑效果,通过分析试验结果找到合适的工况来提高液压元件的寿命和工作效率。

为探究大型齿轮传动在循环交变载荷作用下的磨损特征与机制,降低齿轮传动系统受非稳定载荷工况影响的故障率,对不同载荷下齿轮磨损特征与运行状态进行分析。从齿轮磨损量、齿面磨损形貌分析、油液分析、磨粒分析4个方面进行磨损机制研究。利用力闭合与弹簧振子系统装置,施加恒定载荷和交变载荷;利用颗粒计数器、分析式铁谱仪和扫描电子显微镜观测油样磨粒和齿轮齿面损伤形貌,以揭示不同载荷的齿轮磨损演化机制。结果表明:不同位置齿面的磨损程度和磨损机制不同,分度圆处磨损较轻,多为接触疲劳磨损;齿顶和齿根处磨损较严重,多为磨粒磨损和黏着磨损,其中齿根处磨损最严重;交变载荷作用下,齿面受到的冲击和振动比恒定载荷作用下更严重,齿面材料发生塑性流动和大面积剥落。

以不同纤维方向C/SiC复合材料分别与氧化铝增韧的氧化锆陶瓷（Al2O3-ZrO2）及调质处理的4^~#钢组成摩擦副进行销-盘摩擦实验,研究对摩副材料及纤维方向对摩擦副摩擦磨损性能及磨损机制的影响。结果表明,C/SiC复合材料与Al2O3-ZrO2和45^#钢摩擦时,其垂直纤维叠层方向的摩擦磨损性能均优于平行纤维叠层方向,且垂直纤维叠层方向C/SiC复合材料与Al2O3-ZrO2摩擦副具有最小的摩擦因数和磨损率,摩擦过程更稳定;纤维C/SiC复合材料与Al2O3-ZrO2陶瓷和45~#钢摩擦副的磨损形式主要均为磨粒磨损,与45^#钢摩擦时还伴随着化学磨损。

为研究不同强度磁场作用下45#钢自配副的磨损机制及磁场强度与磨损率的关系,在不同强度磁场作用下进行45钢自配副的销、盘干摩擦试验,分析销试样的磨损性能及其磨损面的形貌、化学成分。结果表明：随着磁场强度增加,销试样磨损率经历快速减小、缓慢减小和基本稳定3个连续变化阶段,使其由严重磨损转变为轻微磨损的临界磁场强度约为17. 4×10 3A/m;无磁场作用时,销试样磨损面存在犁沟,45钢/45钢的磨损类型为磨粒磨损;随着磁场强度的增加,销试样磨损面发生氧化并生成了Fe2O3,摩擦过程中氧化物剥落形成凹坑,45钢/45钢的磨损类型主要为氧化磨损;磁场增加使销试样磨损面更加光滑。可以得出：一定强度的磁场使45钢自配副摩擦过程由磨粒磨损转变为氧化磨损,而氧化磨损类型对应45钢自配副的轻微磨损。

采用MMW-1A多功能立式摩擦磨损试验机，以全因子设计的方法研究干摩擦条件下，载荷和转速两因素对摩擦因数与磨损量的影响。摩擦因数与磨损量的方差分析结果表明，转速对摩擦因数的影响更为显著，而载荷对SiC磨损量的影响更为显著。结合ABAQUS有限元分析软件对SiC陶瓷与45。钢的摩擦过程进行模拟仿真，得到摩擦过程中接触区域的应力分布，同时还探讨SiC陶瓷的磨损机制。结果表明：SiC陶瓷表面的最大等效应力位于接触区边缘，最大拉应力位于滑动前方，最大压应力位于滑动后方；不同应力下SiC陶瓷表面的磨损机制也不一样，主要表现为黏着磨损、磨粒磨损、犁沟磨损。

选取45钢和H13钢进行热浸镀铝和高温扩散处理，采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜（SEM)、能谱仪（EDS)等微观分析手段表征镀层物相、形貌和成分。采用销盘式高温磨损试验机对比研究不同基体下镀层的干滑动高温磨损行为，并探讨其磨损机制。结果表明：扩散层均以FeAl和Fe3Al韧性相为主，两相之间界面周围存在平行于表面的Kikendall孔洞；镀层与45钢基体过渡平缓，结合良好，而与H13钢界面之间存在颗粒聚集，导致镀层与H13钢基体结合较差；45钢镀层在400°C/50~200N具有较好耐磨性，随环境温度升高，出现轻微-严重的磨损转变；H13钢镀层在400°C磨损率较低，在600°C也仅略高于400°C;Fe-Al镀层的磨损机制以氧化轻微磨损为主，45钢镀层在600°C出现塑性挤出磨损。