磁场干涉条件下不同磁性材料摩擦磨损性能概述

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1、磁场干涉条件下不同磁性材料摩擦磨损性能概述第1章前言1.1摩擦学的发展在摩擦磨损过程中，由摩擦引起能量的转换，改变摩擦副的服役环境，进而导致磨损的发生，进而导致零部件的逐渐损耗，磨损还会降低机械的工作效率和精度，增加机械能量损耗，造成漏油漏气，甚至产生噪音进而使部件丧失正常工作能力而失效，严重的可产生事故如磨损导致的零部件萌生的裂纹在一定的工况负荷下造成断裂事故。摩擦与磨损是发生在接触界面上的极其复杂的行为，受到工作参数、环境条件、摩擦副材料、润滑技术等诸多因素的影响，各因素之间彼此存在着复杂的耦合及相互作用，不仅如此，摩擦磨损

2、过程具有不可逆性和耗散性，因此摩擦学具有复杂性、系统性、和学科综合性等特点[4,5]。摩擦现象很早就被人类发现并能用来为人类服务，如史前人类的钻木取火。但是由于种种原因，摩擦学的研究进展非常缓慢，直到15世纪，意大利的列奥纳多达芬奇开始对摩擦学进行理论研究。1967年在马德里发现了达芬奇的手稿[6]介绍了他在滑动轴承磨损方面的研究，得出磨损随着载荷的增加而加剧的结论；阿蒙顿在大量试验的基础上提出了有关摩擦的些法则，认为摩擦起因于接触表面上微凸体的互嵌作用(摩擦的凹凸假说)。德萨格利尔发现两个铅球在相互压紧时会发生牢固的粘附，并提

3、出在摩擦时存在粘附过程可认为是最早的摩擦和磨损的粘附机制理论。1785年，法国库仑在前人研究的基础上用机械啮合概念解释干摩擦，最终提出摩擦理论。在整个19世纪，摩擦磨损研究没有突出的进展，到20世纪.Fttchsel）提出干摩擦是一种接触表面的变形过程和随后金属变形后的剥离过程。1.2干摩擦学的研究现状干滑动摩擦磨损主要是摩擦副表面及次表面的一系列变化，因此，摩擦学研究趋向于利用表面形貌信息分析摩擦磨损过程。许多学者深入研究了粗糙度与摩擦接触行为之间的关系：Boin~2400r/min，即线速率0.146m/s~4.4m/s，可

4、以实现无级变速、自动加载和卸载。为了施加磁场的方便，对试验机进行了部分改造。试验机改造主要包括磁场施加部分和转矩转速数据采集以及记录部分。改造后的磁场摩擦磨损试验机主要由机体、液压加载装置、磁场施加装置、数据采集及记录装置四部分组成。机体包括主电机、调速电机、传动机构及电气装置。其结构示意图如图2-2。本试验研究在磁场条件下进行，对磁场的施加装置有特殊的要求：首先，考虑磁场方向的影响，电磁线圈产生的磁力线方向应尽可能多的垂直于摩擦接触面；其次，线圈通入电流后要产生大量的热，线圈本身及其骨架要具有良好的散热性；最后，为了保证实验数

5、据的可靠以及操作的方便，磁场装置要保证试样间接触良好且便于安装、拆卸；综合考虑以上因素，设计磁场施加装置如图2-3所示，图2-4是磁场施加装置实物图。2.2实验材料本研究主要包括铁磁性材料和非铁磁性材料。45钢是中碳优质碳素结构钢，是铁磁性材料，在机械制造中广泛应用于制造强度要求较高的零件如轴、曲轴、齿轮轮毂等。硬度不高易切削加工，模具中常用来做模板、梢子、导柱。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类工夹具、活塞销等。因此，选用45钢作为研究对象。2

6、A12-T4铝合金属于铝-铜-镁系硬铝合金，是非铁磁性材料，既具有质量轻、强度好、加工容易等铝的特性又具有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。其成份比较合理，综合性能较好，热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，主要用于制作各种高负荷的零件和构件及交通运输工具结构件如飞机上的骨架零件、蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等。温度高于150°C时，可以用作气缸中的活塞。第3章不同磁性材料摩擦磨损性能....233.1铁磁性材料配副的摩擦磨损试验结果与分析......233.2非铁磁性材料配

7、副的摩擦磨损试验结果与分析........263.3非铁磁性材料与铁磁性材料配副的摩擦磨损........303.4不同组织在磁场条件下摩擦磨损性能分析....333.5小结.......35第4章磁场影响金属材料磨损机制分析........364.1不同磁性材料磨损表面分析......364.1.145钢销磨损表面分析.....364.1.2高低载荷的45钢磨损表面分析.....404.1.3高低速度的45钢磨损表面分析.....424.2Al合金销磨损表面分析........434.3不同摩擦副宏观表面分析........5

8、04.4不同组织表面分析........514.4.1不同组织磨损表面分析......514.4.2不同组织磨损次表面分析........524.5小结........53第5章结论与展望........545.1结论........545.2展望.......