宽温域下高速轮轨界面粘着与车轮表面损伤行为

搭建了高低温服役环境轮轨滚动试验台,在实验室条件下成功再现了哈大线等高寒铁路冬季车轮表面剥落和麻点严重、夏季异常光滑的季节性损伤特征;研究了宽温域(-50 ℃~60 ℃)下高速列车轮轨界面粘着和车轮损伤行为,系统探讨了不同服役温度下轮轨滚动接触界面的粘着系数演变规律,分析了车轮表面磨损形貌和表层材料塑变行为等重要特性。研究结果表明：随着服役温度的提高,轮轨界面粘着系数总体呈下降趋势,同时,车轮表面的凹坑尺寸减小,在高温60 ℃时,凹坑特征消失,磨损表面变得较为平整;在低温-40 ℃时,车轮表面最为粗糙,算术平均粗糙度为3.74,而随着服役温度的上升,磨损表面粗糙度显著下降,在高温60 ℃时,车轮表面算术平均粗糙度较小,为0.97;随着服役温度的升高,轮轨接触界面的磨损区域内Fe元素含量与O元素含量之比逐渐减小;低温低湿环境抑制了轮轨界面的摩擦氧化作用,增强了摩擦剪切作用,加剧了车轮表面的剥落、严重的塑性变形和表面疲劳裂纹的萌生与扩展,因此,磨损表面较为粗糙;而高温环境加速了轮轨界面的摩擦氧化作用,氧化磨屑的形成一定程度上起到了固体润滑作用,从而降低了轮轨界面间的粘着,车轮表面相对光滑;磨损机制由低温(-50 ℃~-20 ℃)服役工况下的疲劳磨损逐渐转变为常温(20 ℃)工况下的磨粒磨损和氧化磨损与高温(40 ℃~60 ℃)工况下的粘着磨损。     

铸造Al-Si合金表面气相沉积TiN薄膜的耐磨性能

采用多弧离子镀技术,对铸造Al-Si合金表面气相沉积TiN薄膜的耐磨性能进行了研究。结果表明,镀有TiN薄膜的铸造Al-Si合金具有比未镀膜铸造Al-Si合金更优异的耐磨性。在相同的磨损条件下,未镀膜试样表面由于发生磨粒磨损,在磨损过程中出现严重的微观切削现象;TiN涂层表面以粘着磨损为主,其磨痕存在剥落,并且随着磨损时间的延长,磨损机制由粘着磨损转为磨粒磨损,未镀膜试样的磨痕宽度几乎是TiN磨痕的2倍。     

基于CAE分析的热锻模具磨损部位预测及验证

为更加精确地对模具进行表面局部强化,采用DEFORM-3D建立了某汽车用吊耳零件的热锻造过程仿真模型,对热锻过程中坯料流动状态、热锻过程载荷变化、模具温度场、应力场以及磨损量进行了分析,并通过模具实际温度测量和失效模具的磨损情况调查分析验证了仿真模型的准确性.研究结果表明,模具工作时的综合应力并未超过相应温度下模具材料...     

二硫化钼填充乙烯基树脂的摩擦学性能

研究了不同质量分数的二硫化钼（MoS2）填充乙烯基树脂（VER）复合材料及所成转移膜在不同转速、载荷下的摩擦学性能,并对摩擦表面形貌进行了分析．结果表明：MoS2含量低于15％和高于35％时主要磨损机制分别为粘着磨损和轻微犁削式的磨粒磨损,且都不随转速的变化而改变;但MoS2含量处于15％～35％时主要磨损机制为粘着磨损、疲劳剥落式的磨粒磨损,且随转速的增加而减弱．另外,MoS2含量低于25％时摩擦系数随载荷增加而增大,高于25％时却随载荷增加而减小,磨损率均变化不大．对偶盘上形成的转移膜能有效降低摩擦磨损,随着MoS2含量的增加,转移膜的减摩时问逐渐延长,而摩擦系数基本不变;随着载荷的增加,转移膜的摩擦系数逐渐降低,减摩时间则大幅度缩短．     

扭矩对试验机转轴微动损伤特性的影响

为了探索扭矩作用下转动轴的微动损伤特性,利用JD-1轮轨模拟试验机,通过改变载荷大小,研究了制动力矩对转轴与轴承内圈过盈配合面微动损伤特性的影响,并借助激光扫描共聚焦显微镜和扫描电子显微镜观察损伤表面的磨痕和剖面微观组织,分析了不同扭矩载荷下转轴表面的微动损伤机理.结果表明:在垂向试验载荷和制动力矩的作用下,试验机转轴在与左右两端轴承内圈过盈配合面处出现了微动损伤,磨损形式主要表现为磨粒磨损和粘着磨损;随着制动力矩的增加,转轴配合面的表面磨损加剧,塑性变形层变厚约75%,微动损伤变得更严重;左端配合面的磨损和塑性变形均比右端严重,两端配合面处的塑性变形层厚度分布不均;转轴配合面处产生了微裂纹,且左端产生的裂纹多于右端,微裂纹的数量随着制动力矩的增加而增多了约6倍,裂纹扩展角度也变大约50%.     

球-平板径向微动磨损行为的数值模拟

通过径向微动的数值模拟,研究了径向微动磨损过程中的力学行为和损伤机理.以球(Si3N4)-平板(Vita Mark II)模型为研究对象,通过Hertz理论分析,得到球和平板的接触半径、法向分布力之间的关系.应用Ansys软件建立有限元模型,计算得到接触表面的应力、应变和滑移分布.研究结果表明:滑动区摩擦因数对粘着区应力、应变影响不大,但对滑动区应力、应变、滑移量造成的影响比较明显,必须考虑;采用弹性模量和泊松比相近的材料为对摩副时,可减小相对滑移量,降低磨损;在滑动区,特别是在接近接触边缘区域,滑移量较大,与实验结果吻合.     

人字门船闸底枢摩擦副零件失效事故分析及材料研究

通过对人字门船闸钢对钢底枢摩擦副在安装过程中零件失效事故的分析,发现事故的主要原因是底枢摩擦副设计配合间隙偏小,加之机械加工工艺不当．造成零件表面波纹度不合格,从而加大了蘑菇头摩擦副的接触应力使之产生粘着磨损导致零件失效。     

耐磨钢NM360的耐磨性能试验研究

NM360是在Q345基础上通过调整合金元素后生产的新钢种。还缺少摩擦磨损性能的评定参数，通过粘着磨损和冲蚀磨损试验用称重法测量其磨损量，测定了它的抗粘着和抗冲蚀的摩擦学性能，试验结果表明微量合金元素能改善材料组织，其性能优于Q345。并与国外同类产品的性能相当．     

车轮材料对轮轨滚动摩擦磨损行为的影响

为了使轮轨材料更好地匹配,降低轮轨磨损与损伤,利用MMS-2A滚动磨损试验机,研究了3种不同含碳量车轮材料与U71Mn热轧钢轨干态对磨时滚动摩擦磨损与损伤性能.结果表明:车轮材料变化基本不影响轮轨滚动摩擦因数,其摩擦因数保持在0.4左右;随车轮材料碳含量增加,车轮磨损量呈线性下降趋势,钢轨磨损量呈线性增加趋势,总轮轨磨损量呈降低趋势;不同车轮材料与U71Mn热轧钢轨对磨时的磨痕表面形貌具有较大差异,当碳含量为0.57时,车轮损伤以剥落损伤为主,试样塑性变形相对轻微,随车轮硬度降低(碳含量为0.51),表面剥落损伤轻微,但塑性变形严重;对磨钢轨试样以粘着和剥落磨损为主.      

Ni—P—SiC化学复合镀层中SiC均匀共析的最佳参数研究

研究了镀复条件及工艺配方对 N-P-SiC 化学复合镀层中 SiC 均匀共析的影响.结果表明,Nj-P 合金基体中 SiC 微粒子均匀共析的最佳条件是:温度87±1℃,搅拌速度600r/min·K,pH=4.8,SiC 平均粒径 D_p=3.5μm,SiC 的添加量8g/L,析出速度12～14μm/h.本文还测定了镀层的显微硬度及磨损量,并用扫描电镜观察了磨损前后的表面形貌和结构.