最新材料力学性能教学讲义PPT.ppt

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1、材料力学性能第七章金属磨损和接触疲劳机器运转时机件间因相对运动产生的摩擦而磨损。磨损是降低机器和工具效率、精确度甚至报废的原因，也是造成金属材料损耗和能源消耗的重要原因。摩擦磨损消耗能源的三分之一到二分之一，大约80%的机件失效是磨损引起的。因此，研究磨损规律，提高机件的耐磨性，对节约能源、减少材料消耗、延长机件寿命具有重要意义。磨损概念磨损过程耐磨性及试验方法提高耐磨性的措施第七章金属磨损和接触疲劳§1磨损的基本概念一、摩擦两个相互接触的物体在外力作用下发生相对运动或具有相对运动趋势，接触面上具有阻止相对运动或相对运动趋势的作用，这种现象称为摩擦摩擦力

2、同接触法向压力及摩擦系数成正比。F＝μ·p二、磨损机件表面相接触并作相对运动时，由于摩擦使摩擦表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐损失，导致机件尺寸变化和质量损失，造成表面损伤的现象。1.定义2.磨屑形成磨屑的形成是材料发生变形和断裂的结果。静强度的基本理论也基本适用于磨损过程分析。§2磨损过程相对运动产生剪切力，导致粘着点断裂，发生材料转移或磨屑粘着、剪切、再粘着的交替过程就形成了粘着磨损。4.分类按工作温度分：低温粘着磨损（冷焊）高温粘着磨损（表面摩擦生热温度升高使相接触的材料直接焊合）按粘结点的强度和磨损程度分a）涂抹：当较软金属的剪

3、切强度小于界面强度时，剪切断裂发生在较软金属的浅表层内，材料从软金属表面上脱落，又粘附(涂敷)在硬金属的表面上。§2磨损过程软材料表面出现微小的凹坑，硬材料表面形成微小凸起，使摩擦面变得粗糙。最终使不同材料的摩擦副滑动变成同材料间的滑动，磨损增大，甚至产生咬死现象。如铅基合金轴瓦与钢轴之间的滑动粘结磨损就同这种情况。b）擦伤：当界面强度大于两摩擦材料基体的强度时，剪切断裂发生在软材料的亚表层内，附在硬金属表面的粘着物，在摩擦表面的滑动方向上将软材料的表面划伤，形成细而浅的划痕，使摩擦表面破坏。c）刮伤：当界面强度大于两摩擦材料基体的强度时，摩擦表面上形成

4、的粘着物使另一摩擦表面沿滑动方向产生较深的划痕。d）胶合：在摩擦力和摩擦热的作用下，摩擦表面出现较深的划痕和凹坑的磨损。胶合是擦伤和撕脱联合作用的结果。e）咬死：当摩擦表面形成牢固的焊结结点时，外力克服不了结点界面上的结合力，也不能使摩擦面双方剪切破坏时，使摩擦副双方没有相对滑动。§2磨损过程5.粘着磨损的共同特征出现材料迁移以及沿滑动方向形成程度不同的划痕,机件表面有大小不等的结疤。6.磨损量的计算在摩擦副接触处为三向压缩应力状态，所以接触压缩强度近似为单向压缩屈服强度σsc的三倍。接触点真实面积为A，作用于表面上的法向力为F假定磨屑为半球形，直径为d

5、，任一瞬时有n个粘着点，所有粘着点尺寸相同，则§2磨损过程设每一粘着点滑过距离d，则单位距离内粘着点数为设粘着点成为磨屑几率为K，则单位距离内磨损体积总的滑动距离lt内磨损体积材料的粘着磨损量与所加法向载荷、摩擦距离成正比；与材料的硬度或强度成反比，而与接触面积大小无关。大部分粘结点不产生磨屑，即几率k值远小于17.粘着磨损的影响因素1）材料组织与性能（内因）§2磨损过程（1）点阵结构：体心立方和面心立方结构的金属发生粘着磨损的倾向高于密排六方结构。（2）材料的互溶性：摩擦副材料的互溶性越大，粘着倾向越大。（3）组织结构：单晶体的粘着性大于多晶体；单相金

6、属的粘着性大于多相合金；固溶体比化合物粘着倾向大。材料的晶粒尺寸越小，粘着磨损量越小。（4）塑性材料比脆性材料易于粘着；金属/金属组成的摩擦副比金属/非金属的摩擦副易于粘着。2）工作环境（外因）（1）在摩擦速度一定时，粘着磨损量随接触压力的增大而增加。一般情况下，应小于硬度的1/3。（2）在接触压力一定的情况下，粘着磨损量随滑动速度的增加而增加，但达到某一极大值后，又随滑动速度的增加而减小。（3）降低表面粗糙度，将增加抗粘着磨损能力。但粗糙度过低，反因润滑剂难于储存在摩擦面内而促进粘着。§2磨损过程（4）提高温度和滑动速度，粘着磨损量增加。（5）良好的润

7、滑状态能显著降低粘着磨损。二、磨粒磨损(AbrasiveWear)1.概念:摩擦副的一方表面存在坚硬的细微凸起或在接触面向存在硬质粒子(从外界进入或从表面剥落)时产生的磨损。2.分类:1)按接触条件或磨损表面数量分（1）两体磨粒磨损：磨料直接作用于被磨材料的表面，磨粒、材料表面各为一物体，如挫削过程。（2）三体磨粒磨损：磨粒介于两材料表面之间。磨粒为一物体，两材料为两物体，磨粒可以在两表面间滑动，也可以滚动，如抛光过程。§2磨损过程2）按磨料所受应力大小（1）低应力划伤式磨粒磨损：磨粒作用于表面的应力不超过磨料的压碎强度，材料表面为轻微划伤。（2）高应力

8、碾碎式磨粒磨损：磨粒与材料表面接触处的最大压应力大于磨料的压碎强度，磨粒不断被碾