材料摩擦磨损防
摩擦磨损过程和磨损形式
摩擦磨损过程和磨损形式 钱洪新 [摘要]在机器的运转过程中,作相对运动的零件之间总是伴随着摩擦而产生磨损。磨损通常是不希望出现的，它是消极的、不利的。本文阐述了摩擦磨损过程；分析了摩擦的种类和摩擦 磨损的四种基本形式；揭示了摩擦磨损的规律。 [关键词]摩擦磨损摩擦分类磨损形式磨损规律 机器的运转都是由运动副零件的配合表面相对运动来实现的，而配合表面的相对运动必然伴随着摩擦而产生磨损。在摩擦过程中，摩擦表面发生了尺寸、形状和表面质量的变化称为磨损。摩擦磨损是发动机零件最常见的一种损伤形式，是机器缩短使用寿命、丧失工作能力、影响安全可靠工作的主要因素之一。 一、摩擦磨损过程 摩擦磨损与摩擦表面形貌有关。由于表面粗糙度的存在，两摩擦表面仅仅是在少数孤立点上发生接触，这时，法向载荷便由这些点上发生接触。接触面积越小，法向应力越大。当法向应力超过材料的屈服极限时，接触点就产生塑性变形。在塑性变形的同时，接触点处金属表面上的氧化膜也被压碎或剪切掉。这时，接触点金属分子间相互吸引力增大，有可能相互扩散而熔合在一起。我们把熔合在一起的现象称为冷焊。当相对运动继续进行时，由于剪切而使冷焊点破裂。以后又在接触点发生塑性变形、冷焊和破裂，直到真实接触面积增大到足以支承法向载荷时为止。这时，表面硬度增加了，表面粗糙度也有所提高了。 摩擦磨损过程是一个复杂的过程。当金属产生塑性变形时，要释放热量，因此，在摩擦表面上的温度要比基体金属的温度高得多。当温度高于再结晶温度时，因变形而引起的表面强化现象将消失；当温度继续升高时，金属被软化，摩擦表面金属分子相互粘结；当温度升高到相变温度，摩擦表面金属就会产生相变，强度和硬度也大大降低。在摩擦磨损过程中，摩擦表面还要与周围介质起作用。例如当氧化膜被压碎或前切后，裸露的金属表面迅速与氧气起化学反应，形成新的氧化膜。氧化膜和基体金属的结合力较弱，容易被压碎或剪切。另外，空气中的水分和润滑油中的硫分均能与摩擦表面起化学反应，产生化合物，加剧摩擦表面的磨损。因此，摩擦磨损过程就是由于机械和化学的
表面摩擦与磨损综述总结
表面摩擦与磨损 摘要：简要介绍了摩擦与磨损的定义，摩擦的分类及评价方法；磨损的分类及评价方法；磨损的评价方法；抗摩擦磨损表面强化技术。 关键词：摩擦；磨损；表面 1 引言 摩擦与磨损是自然界存在的普遍现象, 摩擦对人类的生活和生产活动有利有弊, 而磨损却是有百害而无一利。摩擦与磨损对能源及材料的消耗是相当可观的, 据粗略估计, 有 1/3 ～ 1/2的能源消耗于磨损, 而磨损又常常是机器零部件失效的主要原因。 摩擦与磨损是发生在相互接触并相对运动的两个固体表面之间, 因此接触表面的特性, 诸如表面粗糙度及硬度等与摩擦、磨损关系密切。有些表面特性是由材料的本性决定的, 此外, 还可以采用各种方法对材料表面进行改性, 其中表面处理技术中的电镀及复合镀等则是常用的手段。在制备减摩及耐磨镀层时需进行检测, 因此, 有必要对摩擦及磨损的定义、产生原因和测试方法等有一定程度的了解[1]。 2 摩擦与磨损的定义 摩擦的定义是:两个相互接触的物体在外力的作用下发生相对运动或者相对运动趋势时,在切相面见间产生切向的运动阻力,这一阻力又称为摩擦力。磨损的定义是:任一工作表面的物质,由于表面相对运动而不断损失的现象。 据估计消耗在摩擦过程中的能量约占世界工业能耗的 30%。在机器工作过程中，磨损会造成零件的表面形状和尺寸缓慢而连续损坏，使得机器的工作性能与可靠性逐渐降低，甚至可能导致零件的突然破坏。人类很早就开始对摩擦现象进行研究，取得了大量的成果，特别是近几十年来已在一些机器或零件的设计中考虑了磨损寿命问题。在零件的结构设计、材料选用、加工制造、表面强化处理、润滑剂的选用、操作与维修等方面采取措施，可以有效地解决零件的摩擦磨损问题，提高机器的工作效率，减少能量损失，降低材料消耗，保证机器工作的可靠性[2]。 3 摩擦的分类及评价方法 在机器工作时，零件之间不但相互接触，而且接触的表面之间还存在着相对运动。从摩擦学的角度看，这种存在相互运动的接触面可以看作为摩擦副。有四种摩擦分类方式：按照摩擦副的运动状态分类、按照摩擦副的运动形式分类、按照摩擦副表面的润滑状态分类、按照摩擦副所处的工况条件分类。这里主要以前三种方式介绍分类[3]。 3.1 按摩擦副的运动状态分类
干摩擦条件下铜_石墨复合材料与ZQAl9_4铝青铜的磨损图研究
第28卷第5期摩擦学学报Vol.28 No.5 2008年9月Tribol ogy Sep t2008干摩擦条件下铜2石墨复合材料与ZQA l924 铝青铜的磨损图研究 马文林1,2,吕晋军1 (1.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室,甘肃兰州 730000; 2.中国科学院研究生院,北京 100039) 摘要:考察了铜2石墨复合材料和商品Z QA l924铝青铜材料在干摩擦条件下的室温摩擦磨损性能,得出了两者的磨损图.结果表明:铜2石墨复合材料表现出优异的减摩性能;铜2石墨材料的磨损体系可以分为轻微磨损(磨损率小于1×10-4mm3/m)、中等磨损(1×10-4～1×10-3mm3/m)和严重磨损(磨损率大于1×10-3mm3/m)3个区域,而Z QA l924铝青铜的磨损体系可分为轻微磨损、中等磨损和咬合3个区域;在载荷小于5N,滑动速度处于0.005～0.05m/s时,铜2石墨复合材料表现出比铝青铜更优异的耐磨性. 关键词:铜2石墨复合材料;铝青铜Z QA l924;磨损图 中图分类号:T H117.3文献标志码:A文章编号:100420595(2008)0520389205 以铜或铜合金为基体、石墨或二硫化钼为固体润滑相的自润滑复合材料具有低摩擦、耐磨损的特点,可在室温到400℃的温度范围内作为轴承材料以及通电条件下的电刷材料使用[122].由于石墨的加入对复合材料的力学性能影响较大,通常采用基体合金化的方法来获得足够的强度和耐磨性[3].也有采用细化石墨颗粒以提高材料的力学性能并改善其摩擦学性能的研究报道[4].近年来,铜包石墨或镍包石墨的研究也取得了一定进展[526].铜2陶瓷颗粒2石墨杂化材料的摩擦学性能,特别是高温摩擦学性能优异,这与陶瓷颗粒提高了基体的高温抗塑性变形能力有关[7].应该指出的是,铜基自润滑复合材料的摩擦学研究中针对试验条件,特别是速度对其性能影响的研究还很薄弱.主要体现在所评价的速度范围较窄,在低速(小于0.01m/s)和高速(大于2m/s)的材料摩擦学行为评价还不多见;而铜基自润滑复合材料与商品合金的摩擦学性能的比较应在宽的速度和载荷范围内进行.在摩擦过程中,除了摩擦系数和磨损率以外,材料的体相温度测量具有一定意义[8]. 基于此,本文制备出铜2石墨复合材料,在无润滑条件下,考察并比较了商品Z QA l924铝青铜和铜2石墨复合材料与Cr W Mn钢对摩时的摩擦磨损性能,比较了低速条件下2种材料的性能差异. 1 实验部分 1.1 材料 采用粉末冶金工艺制备Cu25%Graphite复合材料(质量分数,下同),所用铜粉与石墨粉粒度分别小于76μm和42μm.首先在行星式球磨机中混料8h,然后以300MPa压力冷压成型,最后在氢气炉中进行烧结,烧结温度为800℃,保温30m in后随炉冷却.用阿基米德法测出材料密度为6.90g/c m3;布氏硬度HB31.5(压头直径2.5mm,负荷62.5kg,保压时间30s);参照G B/T731422005测定出材料的压缩强度σ为235.6MPa.由于Z QA l924铝青铜(8.0%～9.0%A l,2.0%～4.0%Fe,杂质元素含量小于1.0%,其余为Cu)通常被用于制造高强度抗磨零件(如齿轮和轴套等),所以我们采用该合金作为对比材料. 1.2 摩擦磨损试验 摩擦磨损试验在瑞士CS M公司产T HT072135型高温摩擦磨损试验机上进行.采用栓2盘接触方式(见图1).栓材料选用所制备的复合材料或Z QA l92 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50675216);中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室基金资助项目(0501).收稿日期:2008201210;修回日期:2008204230/联系人吕晋军,e2mail:jjlu@https://www.360docs.net/doc/f51050775.html, 作者简介:吕晋军,男,1971年生,博士,研究员,目前主要从事材料摩擦学研究.
摩擦与磨损
表面摩擦与磨损 一、摩擦与磨损的定义 摩擦的定义是:两个相互接触的物体在外力的作用下发生相对运动或者相对运动趋势时,在切相面见间产生切向的运动阻力,这一阻力又称为摩擦力。磨损的定义是:任一工作表面的物质,由于表面相对运动而不断损失的现象。 据估计消耗在摩擦过程中的能量约占世界工业能耗的30%。在机器工作过程中，磨损会造成零件的表面形状和尺寸缓慢而连续损坏，使得机器的工作性能与可靠性逐渐降低，甚至可能导致零件的突然破坏。人类很早就开始对摩擦现象进行研究，取得了大量的成果，特别是近几十年来已在一些机器或零件的设计中考虑了磨损寿命问题。在零件的结构设计、材料选用、加工制造、表面强化处理、润滑剂的选用、操作与维修等方面采取措施，可以有效地解决零件的摩擦磨损问题，提高机器的工作效率，减少能量损失，降低材料消耗，保证机器工作的可靠性。 二、摩擦的分类及评价方法 在机器工作时，零件之间不但相互接触，而且接触的表面之间还存在着相对运动。从摩擦学的角度看，这种存在相互运动的接触面可以看作为摩擦副。有四种摩擦分类方式：按照摩擦副的运动状态分类、按照摩擦副的运动形式分类、按照摩擦副表面的润滑状态分类、按照摩擦副所处的工况条件分类。这里主要以根据摩擦副之间的状态不同分类，摩擦可以分为：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦，如图2－1所示。 图2-1 摩擦状态
1、干摩擦 当摩擦副表面间不加任何润滑剂时，将出现固体表面直接接触的摩擦（见图2-1a），工程上称为干摩擦。此时，两摩擦表面间的相对运动将消耗大量的能量并造成严重的表面磨损。这种摩擦状态是失效，在机器工作时是不允许出现的。由于任何零件的表面都会因为氧化而形成氧化膜或被润滑油所湿润，所以在工程实际中，并不存在真正的干摩擦。 2 、边界摩擦 当摩擦副表面间有润滑油存在时，由于润滑油与金属表面间的物理吸附作用和化学吸附作用，润滑油会在金属表面上形成极薄的边界膜。边界膜的厚度非常小，通常只有几个分子到十几个分子厚，不足以将微观不平的两金属表面分隔开，所以相互运动时，金属表面的微凸出部分将发生接触，这种状态称为边界摩擦（见图2-1b）。当摩擦副表面覆盖一层边界膜后，虽然表面磨损不能消除，但可以起着减小摩擦与减轻磨损的作用。与干摩擦状态相比，边界摩擦状态时的摩擦系数要小的多。 在机器工作时，零件的工作温度、速度和载荷大小等因素都会对边界膜产生影响，甚至造成边界膜破裂。因此，在边界摩擦状态下，保持边界膜不破裂十分重要。在工程中，经常通过合理地设计摩擦副的形状，选择合适的摩擦副材料与润滑剂，降低表面粗糙度，在润滑剂中加入适当的油性添加剂和极压添加剂等措施来提高边界膜的强度。 3 、流体摩擦 当摩擦副表面间形成的油膜厚度达到足以将两个表面的微凸出部分完全分开时，摩擦副之间的摩擦就转变为油膜之间的摩擦，这称为流体摩擦（见图2－1c）。形成流体摩擦的方式有两种：一是通过液压系统向摩擦面之间供给压力油，强制形成压力油膜隔开摩擦表面，这称为流体静压摩擦；二是通过两摩擦表面在满足一定的条件下，相对运动时产生的压力油膜隔开摩擦表面，这称为流体动压摩擦。流体摩擦是在流体内部的分子间进行的，所以摩擦系数极小。 4 、混合摩擦 当摩擦副表面间处在边界摩擦与流体摩擦的混合状态时，称为混合摩擦。在一般机器中，摩擦表面多处于混合摩擦状态（见图2－1d）。混合摩擦时，表面间的微凸出部分仍有直接接触，磨损仍然存在。但是，由于混合摩擦时的流体膜厚度要比边界摩擦时的厚，减小了微凸出部分的接触数量，同时增加了流体膜承载的比例，所以混合摩擦状态时的摩擦系数要比边界摩擦时小得多。 三、磨损的分类及评价方法 摩擦副表面间的摩擦造成表面材料逐渐地损失的现象称为磨损。零件表面磨损后不但会影响其正常工作，如齿轮和滚动轴承的工作噪声增大，而承载能力降
摩擦磨损试验装置研制和摩擦磨损性能测试
滑动电接触材料的摩擦磨损试验装置研制和摩擦磨损性能测试 摘要：研制一台环块式摩擦磨损试验装置，并用此装置对四组成分不同的二硫化钼-铜-镀铜石墨复合材料进行摩擦磨损性能测试。结果表明：同种成分的材料，电磨比机磨的磨 损量大；二硫化钼-铜-镀铜石墨复合材料的摩擦磨损性能比铜-镀铜石墨复合材料的 好，该摩擦磨损试验装置完全达到了设计要求。 关键词：摩擦磨损试验;装置研制;二硫化钼-铜-镀铜石墨复合材料;性能测试; 本次所设计的滑动电接触材料摩擦磨损试验装置，主要由拖动电机、环-块式对磨系统、加载装置、变速系统、摩擦系数测量系统和加电摩擦系统构成。 本项目的创新之处是摩擦磨损试验装置可进行不通电和通电摩擦磨损试验，以及在滑动速度、载荷、通电电流可变下进行摩擦磨损试验，另外，摩擦副之间的接触始终保持贴合状态且无振动现象、试样装取方便、装置结构简单、小巧玲珑、经济又实用。 一、摩擦磨损试验装置研制 本实验的摩擦磨损试验装置是由动力系统、变速系统、环块式摩擦磨损系统、通电摩擦 磨损系统和摩擦系数测量系统组成，试验装置图见：图1-1、1-2 1-交流电源；2-变频装置； 3-功率表；4-交流电动机； 5-对磨环与电刷；6-直流电源； 图1-1摩擦磨损试验装置示意图图1-2摩擦磨损试验装置实物图1．动力系统 摩擦磨损试验装置的动力系统由交流电源和拖动电机构成。动力系统为对磨环提供动力，使其与电刷产生滑动摩擦，并以与电动机转子相同的转速转动。 2．变速系统 摩擦磨损试验装置的变速系统由三相变频器和三相变频调速电动机构成；通过调节三相变频器的频率，改变拖动电机的转速，电动机转速n=60f，f为频率，对磨环滑动线速度V=2πr n，r 为对磨环半径；使得电动机实现无级变速，从而改变对磨环转速，以实现在不同滑动线速度下对电刷材料的摩擦磨损性能进行测试。 3 .环块式摩擦磨损系统 环块式摩擦磨损系统主要由拖动电机带着的对磨环与装电刷材料的刷握构成，为了对电刷材料进行加载还包括压力加载装置，通过旋转刷握杆后面的加力螺母，对电接触复合材料电刷进
摩擦磨损试验机结构毕业设计范文
摩擦磨损试验机结构毕业设计
摩擦磨损试验机结构设计 摘要 先进的摩擦磨损试验机及试验技术对于摩擦学研究的深入开展有着重意义。本文在对摩擦磨损试验机的发展概况、分类、特点，摩擦磨损试验的目的、试验的基本方法等进行综合分析的基础上，建立了摩擦磨损试验机的要求明细表，经过功能分析确定试验机的整体结构，从主机的结构设计、主轴回转结构、多样式装夹、气压加载结构等方面对摩擦磨损试验机结构进行设计。该试验机能实现对摩擦副的轴向加载、径向加载以及往复运动等，结构稳定符合一般实验要求。 关键词：摩擦磨损试验机；气压加载；往复运动
structural design of Friction-Wear Tester machine Abstract Advanced friction and wear tester and test technology for tribological studies have highlighted significant depth. In this paper, friction and wear testing machine on the overview of development, classification, characteristics, friction and wear test purposes, test the basic methods for comprehensive analysis based on the established requirements of friction and wear testing machine schedule, determined by functional analysis of test machines The overall structure of the structural design from the host, Spindle structure, multi-style fixture, air pressure load structure in terms of friction and wear test machine structure design. The trial function of the friction pair to achieve the axial load, radial load and the reciprocating movement, structural stability and meet the general test requirements. Keywords: Friction-Wear Tester; Pressure load; Reciprocating
摩擦磨损 试题
一、名词解释（10小题每题2分共20分） 1、表面的几何形状误差类型 答：机械零件的几何形状误差主要有以下三种类型，： （1）微观几何形状误差（2）表面波纹度（3）表面粗糙度也叫微观粗糙度 2、赫兹接触 答：就是指圆弧形物体的接触，如圆柱体、球体等曲面物体的接触。 3、机械理论 17~18世纪初，把固体看成是绝对刚体，摩擦现象的解释完全建立在固体表面的几何概念上，认为摩擦式粗糙不平的表面相互机械作用的结果，故称为机械理论。 4、磨粒磨损 答：磨粒磨损是指在摩擦过程中，由于摩擦表面上硬的微突体或摩擦界面上的硬颗粒而引起材料损耗的一种磨损现象（2分）。 5、微动腐蚀磨损 答：两接触表面间没有宏观的相对运动，由于振幅很小的相对滑动产生的磨损称为微动磨损。如果微动磨损过程中，两表面的化学反应起主要作用时，则可称为微动腐蚀磨损。（2分）6、弹性流体动压润滑 答：考虑了弹性变形及压粘变化对流体动压润滑的影响称为弹性流体动压润滑（2分） 7、润滑油闪点和燃点 答：将润滑油在规定的条件下加热，其蒸气与周围空气混合形成可燃气体，当与火焰接触时，瞬间闪火的最低温度为该油的闪点。（1分）若闪火时间长达5秒，则该温度即为这种润滑油的燃点。（1分） 8、固体润滑剂 答：为防止与保护相互运动的表面不受损害，以及减少摩擦副的摩擦与磨损而在运动表面使用的粉末状或薄膜状的固体物质，即叫固体润滑剂 9、强制润滑 答：用油泵将润滑油等输送到需润滑的机件部位的方法叫强制润滑。 10、摩擦学及摩擦学的研究对象 答：研究发生在作相对运动的表面（界面）上的各种现象产生、变化和发展的规律及其应用的一门科学（1分）。研究对象摩擦、磨损(包括材料转移)和润滑(包括固体润滑)的原理及其应用。（1分）。 二、填空题（10小题每题2分共20分） 1、通常所说的表面形状误差是由加工过程的（固有误差）引起的与要求形状的偏差。 2、两个粗糙表面的接触通常是一个（弹性变形）和（塑性变形）并存的混合系统。 3、大气中很少遇到纯净表面，金属表面总有一层膜，它可能是（氧化膜）或（污染膜）。 4、粘着磨损按磨损程度分为（轻微磨损）（涂抹）、（刮伤）、（胶合）和（咬死）五种。 5、在接触疲劳强度的基本准则中，（最大剪应力T max45）准则应用更广泛。 6、机器零件典型磨损过程分为（磨合）阶段、（正常磨损）阶段和（事故磨损）阶段 7、恒量磨损特性的主要参数是（磨损率），经常采用的有(三)种。 8、粘度是液体流动时在液体分子之间的（内摩擦），即流体膜的（剪切阻力）。 9、润滑油的基本构成成分时（基础油）和（添加剂）。 10、润滑脂的基本组分是（基础油）、（稠化剂）、（添加剂）和（稳定剂）。 三、问答题（5小题每题4分共20分） 1、古典摩擦理论有哪几种？ 答：1）机械咬合理论。2）分子吸引理论。3）库仑摩擦定律。
长安大学摩擦磨损复习题及参考答案
磨损及耐磨材料复习题参考答案 1.固体表面的几何特性通常用（表面波纹度或宏观粗糙度）和（表面粗糙度或微观粗糙度） 来描述。 2.固体表面由于加工过程中的变形及局部加热，表现出不同于基体的物理机械性能，主要 表现在（硬度）、（残余应力）、（组织转变）、（塑性变形）和（微观缺陷）等。 3.固体表面的吸附分为（物理吸附）和（化学吸附）吸附。说明两种吸附的意义（物理吸附 是非常快的可逆过程。被吸附分子保持自己的特性。其与表面的结合属典型的范·德·瓦尔斯力。）（在化学吸附作用下，吸附原子与表面原子（分子）间发生电子交换，相互发生化学作用，从而使吸附表层的结构和化学性质发生变化，形成化合物。）。 4.影响滑动摩擦的主要因素有（金属性质）、（粗糙度）、（温度）、（速度）和（环境气氛与压 力）。 5.摩擦引起的表面效应有（温度效应）、（次表面应力的改变）、（扩散过程的发生）。 6.摩擦后表面的白层组织是由于（塑性流动）、（急冷急热）和（表面反应）三种效应所致。 7.滚动摩擦的机理与模型主要有（微观滑动）、（弹性滞后）、（塑性变形）和（粘着效应）。 8.常见的磨损形式包括（粘着磨损）、（磨料）、（疲劳）、（微动）、（腐蚀）和（冲蚀）。 9.减摩材料主要包括（钢铁）、（非铁合金）和（其他）减摩材料。 10.摩阻材料的主要失效形式为（磨损失效）和（热疲劳开裂）。 11.常见的润滑原理（方式）有那些？说出三种以上常见的固体润滑材料。流体润滑、边界润 滑和固体润滑。石墨、MoS 2、六方氮化硼（h-BN）、原硼酸（H 3 BO 3 ）。 12.说明边界润滑的意义及和流体润滑的差异。所谓边界摩擦（又称边界润滑），是指相对运动的两 表面被极薄的润滑膜(厚度在0.1μm以下)隔开情况下的摩擦。它不同于流体摩擦，因为此时两表面间的摩擦和磨损不是取决于润滑剂的粘度，而是取决于两表面的特性和润滑剂特性。因而能大幅度提高承载能力，扩大使用范围。。而相对于干摩擦来说，边界摩擦具有较低的摩擦系数和磨损量。 13.解释磨损的实质及磨损与摩擦的关系，简要说明磨损的分类。要点：由于机械作用、间 或伴有化学和电的作用，表面相对运动，使材料发生损耗的现象（4）；摩擦是根源（起因），磨损是结果。有摩擦就有磨损（3）；分类：黏着磨损，磨料磨损，疲劳磨损，微动磨损，冲蚀磨损，腐蚀磨损（3）。 14.材料磨损量包括那些？解释相对耐磨性的含义；固体表面的接触面积分为哪3种？An、 Ap、Ar各表示什么。要点：W l ，W v 和W w ；ε=w A ∕w B ;(3) An＝a*b, Ap,轮廓接触面积， Ar，实际接触面积(3)； 15.简要说明金属固体表面结构。固体表面的接触具有什么特点？要点：外表层，氧化膜和吸 附膜或污染膜，内表层，加工硬化层，母材(3)。不连续性和不均匀性。 16.古典摩擦定律的基本内容包括哪些？与近代研究主要有哪些差异？摩擦力与作用于摩擦表 面的法向载荷成正比；摩擦力的大小与名义接触面积无关；静摩擦力大于动摩擦力；摩擦力的大小与滑动速度无关；摩擦力的方向总是与接触表面间的相对运动速度的方向相反。近代研究表明，上述定律与实际情况由许多不符之处。例如：摩擦系数实际上是与材料和环境有关的一个综合特性指数；而且，对于某些极硬或软材料摩擦力与法向载荷不呈线性比例关系。对于弹性材料（如橡胶）或粘弹性材料（如某些聚合物），摩擦力与名义接触面积的大小则存在着某种关系；对于很洁净、光滑的表面，或承受载荷很大时，接触表面间出现强烈的分子吸引力，故摩擦力与名义接触面积成正比。粘弹性材
陶瓷2石墨复合材料的摩擦磨损性能研究3
第17卷 第4期摩擦学学报V o l17, N o4 1997年12月TR I BOLO GY D ec,1997研究简报(363～366) 陶瓷2石墨复合材料的摩擦磨损性能研究3 董利民 张宝清 田杰谟 李兆新 (清华大学核能技术设计研究院 北京 102201) 摘要 对陶瓷2石墨复合材料 GC r15钢摩擦副的摩擦磨损性能与GC r15钢 GC r15钢的作了 对比试验研究.结果表明:分别在干摩擦和10#机械油润滑下,陶瓷2石墨复合材料 GC r15钢的 摩擦因数均比GC r15钢自配副时的低,陶瓷2石墨复合材料试块的磨痕宽度也比GC r15钢试块 的小.硬质陶瓷颗粒与石墨均匀弥散共存,提高了材料的强度和硬度,从而改善了材料的耐磨 性. 关键词 石墨 陶瓷 复合材料 摩擦学性能 分类号 TQ174.758.22 陶瓷2石墨复合材料兼备石墨和陶瓷材料各自的优点,具有耐高温、耐磨损、抗腐蚀及导电和导热性能良好等特性.对于这类材料的力学性能和物理性能已有不少研究报道[1～5],但有关其摩擦磨损性能的研究却还未见文献公开发表.作者对陶瓷2石墨复合材料 GC r15钢摩擦副的摩擦磨损性能进行了试验研究,并且探讨了陶瓷2石墨复合材料的摩擦磨损机理. 1 试验部分 1.1 试样 用于环2块式摩擦磨损试验机的环试样系以淬火与回火处理的GC r15轴承钢制备而成,其被试表面经过磨削加工后的表面粗糙度R a=0.35Λm,表层硬度为H V750.环试样的尺寸为外径49.2mm和宽度13.0mm.块试样的材料共有含石墨质量分数(w c,下同)分别为0.1,0.2,0.3,0.4和0.5的5种陶瓷2石墨复合材料.这些材料都是将Si C和B4C等陶瓷粉与石墨粉按一定比例混合后热压烧结制备的,烧结温度2200℃,压力20M Pa.试块尺寸为12.35mm×12.35mm×19.00mm,其表面经过研磨与抛光处理.表1所列是试块材料的力学性能和表面粗糙度.此外,还用GC r15钢试块与高强度石墨块作了对比试验研究. 1.2 摩擦因数的测定 在M H K2500环2块式摩擦磨损试验机上分别进行干摩擦和10#机械油润滑条件下的摩 3国家“八五”科技攻关项目(852********) 1996203211收到初稿,1997206228收到修改稿 本文通讯联系人董利民. 董利民 男,1965年2月生,内蒙古人,1991年在清华大学获硕士学位,目前主要从事精细陶瓷材料的组成、结构与性能研究,发表论文10余篇,现为清华大学核能技术设计研究院副研究员. 张宝清 男,1944年10月生,北京市人,1968年毕业于北京钢铁学院金属物理系,目前主要从事陶瓷材料的制备工艺及其性能研究,发表论文30余篇,现为清华大学核能技术设计研究院副研究员. 田杰谟 男,1935年4月生,山东省人,1963年毕业于清华大学工物系,目前主要从事结构陶瓷、生物功能陶瓷及生物陶瓷材料的研究,发表论文50余篇、专著2部,现为清华大学核能技术设计研究院教授、博士生导师. 李兆新 男,1963年1月生,北京市人,大专程度,目前主要从事陶瓷材料制备工艺研究,发表论文3篇,现为清华大学核能技术设计研究院实验师.
摩擦磨损论文资料
.2 电磨损试验装置的研制 2.1 试验装置研制背景 电刷是电机中极为重要的部件, 它在电机的固定部件与旋转部件之间传导电流, 在直流电机或交流整流子电机中还起换向作用。现代工业要求电机朝高速、小型化方向发展, 这就要求电刷工作电流大、磨损速率小、摩擦系数小、具有高的比强度、比模量和良好的润滑耐磨性, 一定的导电、导热性, 而在各类耐磨、减磨材料中得到应用。但目前国内外有关金属基复合材料摩擦磨损性能的研究, 大都在机械磨损条件下进行的,施加的摩擦压力很大，对通电状态下的电磨损, 特别是电流强度变化对电刷耐磨性的影响和小压力工作条件下磨损的研究报道较少。考虑到电刷的实际工作状况,本文将制得的银一石墨复合材料电刷, 在模拟电机实际工作条件下, 研究复合电刷材料在不通电的纯机械磨损和通人不同电流强度的电磨损条件下的磨损性能, 并对其电磨损机理进行了初步探讨。 2.2 试验装置整体构造和原理 2.2.1 试验装置结构特点 2 4 7 8 6 5 3 1 1.对磨环 2.对磨环螺母 3.电刷支架 4.刷握 5.电刷 6.施压弹簧 7.支架螺母 8.导线 图1 磨损实验装置结构原理示意图
9 9.底座 图2 磨损试验装置结构结构示意图 电磨损实验装置主要由动力系统、磨损测试系统、电刷支架固定及加载系统组成，其结构原理示意图如图1，2所示。 如图采用的电磨损实验装置系统主要包括以下几大部分： (1) 动力系统 采用三项异步电动机作为动力装置，型号为JW-5024,功率为60W,标准工作电压380V,额定工作电流0.33A，频率50Hz，绝缘等级为E级，转速为1400转/分。 (2) 电刷支架固定系统及加载系统 如图2所示，u行铁片与电机底座用螺丝固定，电机底座采用球墨铸铁，目的就是为了减少电机的震动，增加工作稳定性和可靠性，降低工作噪音。 (3) 磨损测试系统 主要由电刷和对磨环构成，电刷与对磨环相接触（如图1所示），利用对磨环的转动，小弹簧对电刷施加压力，使电刷稳定磨损。
摩擦学实验报告
摩擦磨损实验报告 一、实验目的： 1、了解常用的摩擦磨损试验机结构、测试原理及测试过程。 2、了解常用的摩擦磨损试验机的使用方法。 3、了解摩擦系数与磨损量的测量。 4、测试实验用材料摩擦系数。 二、实验设备： 1、划痕实验仪。 2、销盘摩擦磨损实验机。 3、四球摩擦磨损实验机。 4、疲劳摩擦磨损实验机。 三、实验要求： 1、了解常用的摩擦磨损试验机结构、测试原理及测试过程。 2、熟悉并掌握常用的摩擦磨损试验机的使用方法。 3、测试实验用材料摩擦系数。 4、对实验结果进行分析 四、实验设备与实验结果： MT-3000工作原理与结构 1、测试原理
MS-T3000摩擦磨损运用球-盘之间摩擦原理及微机自控技术，通过砝码或连续加载机构将负荷加至球上，作用于试样表面，同时试样固定在测试平台上，并以一定的速度旋转，使球摩擦涂层表面。通过传感器获取摩擦时的摩擦力信号，经放大处理，输入计算机经A/D转换将摩擦力信号通过运算得到摩擦系数变化曲线。μ=F/N μ—摩擦系数F—摩擦力 N—正压力（载荷） 通过摩擦系数曲线的变化得到材料或薄膜的摩擦性能和耐磨强度，即在特定载荷下，经过多长时间（多长距离）摩擦系数会发生变化。 2、试验机结构 1.加载方式：砝码加载； 2.加载范围: 10g～2000g、精度0.1g； 3.平台转速: 1转/min～3000转/min、精度±1转； 4.升降高度：20mm； 5.旋转半径：3mm～20mm； 6.摩擦副夹具：Φ3mm、Φ4mm 、Φ5mm、Φ6mm ； 7.摩擦副：GCr15钢球、AlO陶瓷球、ZrO陶瓷球、SiN陶瓷球； 8.测试操作：键盘操作，微机控制； 实验结果
材料的摩擦磨损
《材料的摩擦磨损》课程考查论文 CNx/TiN复合涂层 的摩擦磨损性能研究 南京航空航天大学 二О一二年六月
CNx/TiN复合涂层的摩擦磨损性能研究 摘要：采用多弧—磁控溅射沉积技术在高速钢基体上沉积了CNx/TiN复合涂层，通过对不同速度、载荷下的摩擦磨损试验前后CNx/TiN复合涂层的摩擦磨损系数、显微形貌及涂层和对偶球磨损量的观察分析，研究了CNx/TiN复合涂层的摩擦学性能。结果表明，CNx/TiN 复合涂层的平均摩擦系数均较低。在相同的滑动速度l.0m/s下，载荷小于或接近临界载荷时，CNx/TiN复合涂层与对偶球之间的磨损机制主要是磨粒磨损，当载荷大于临界载荷时，随载荷增大逐渐表现为粘着磨损为主要磨损机制。在相同载荷70N下，随着摩擦滑动速度的下降，涂层和对偶球的磨损都有增加，尤其是涂层的磨损增加更加明显，表明CNx/TiN涂层在高速条件下的抗磨损能力高于低速条件。 关键词：复合涂层；临界载荷；磨损机制 1引言 对于相互接触并相对运动的摩擦部件而言，精密度和寿命则为其正常运行的关键问题，而其表面物理、化学、机械性能所决定的摩擦学特性在很大程度上决定了其精密度和寿命。由于表面工程技术和材料科学的发展，可以通过选择、设计复合薄膜或涂层以解决主体材料表面无法满足的技术需要。复合涂层或薄膜（包括摩擦学及光、电、磁和化学等功能涂层）的设计，主要是在按照硬度、强度、机加工等性能要求而选择的主体（基体）材料表面引入一个功能薄膜或涂层以满足或改善材料表面的摩擦学、光、电、磁及化学等性能要求。摩擦学涂层的设计原则主要是通过涂层或薄膜改善或赋予主体材料表面不具备或原本较弱的两类功能，即适宜的摩擦特性和良好的抗磨性能[1]。 涂层根据硬度的不同分为两个部分：（1）硬质涂层的硬度<40GPa，（2）超硬涂层的硬度>40GPa[2]。在大量的硬质材料中，仅有少数的超硬材料:如立方氮化硼（c—BN），非晶类金刚石碳膜，非晶氮化碳和多晶金刚石。但是这些超硬材料是非热力学稳定的，这限制了他们的一些应用。由于TiN具有良好的红硬性、韧性、高温抗氧化性，TiN成为最先被广泛使用的硬质涂层材料。从六十年代末开始，己经广泛地应用于刀具涂层，表面装饰保护，模具耐磨耐蚀涂层。 1989年，Liu[3]根据固体弹性模量的经验公式，应用从头计算方法，从理论上预言了氮化碳的理想结构β-C3N4的硬度接近或超过金刚石的硬度。这种材料含N量达4/7，化学稳定性和热稳定性优良，可以克服金刚石不能加工钢铁的缺点。从此世界各国材料科学家都在致力于这种新型超硬材料的制备。 对于给定的硬质薄膜的摩擦性能主要由膜层的硬度、膜层的抗断裂强度、接触温度、化学成分以及结构决定。对于一定的实际应用条件，可以通过提高膜层
摩擦磨损测试及考核评价方式
摩擦磨损测试及考核评价方式 一、磨损 1.1磨损定义 磨损是指摩擦副相对运动时，表面物质不断损失或产生残余变形的现象。表面物质运动主要包括机械运动、化学作用和热作用：(1)机械作用使摩擦表面发生物质损失及摩擦表面的物理变形；（2）化学作用使摩擦表面发生性状改变；热作用是摩擦表面发生形状改变。典型的磨损曲线通常由三部分组成，如图1.1所示。 磨 损 量 图1.1 磨损曲线示意图 磨合阶段：磨损量随时间的增加而增加。发生在初始运动阶段，由于表面存在粗糙度，微凸体接触面积小，接触应力大，磨损速度较快。 稳定磨损阶段：摩擦表面磨合后达到稳定状态磨损率保持不变。稳定磨损阶段标志磨损条件保持相对稳定，是零件整个寿命范围内的工作过程。 剧烈磨损阶段：工作条件恶化，磨损量急剧增大。该阶段内零件精度降低、间隙增大，温度升高，产生冲击、振动和噪声，最终导致零部件完全失效。 1.2磨损种类 按磨损的破坏机理，通常把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五种。 （1）粘着磨损 当摩擦副相对滑动时, 由于粘着效应所形成结点发生剪切断裂，被剪切的材料或脱落成磨屑，或由一个表面迁移到另一个表面，此类磨损称为粘着磨损。粘着磨损再细分还有轻微磨损、涂抹、擦伤、划伤和咬死五种。
图1.1 粘着磨损机理 （2）磨料磨损 外来的硬料介质进入摩擦副，或摩擦副一个表面比另一个表面硬，在较硬表面上存在的微凸体，在摩擦过程中对较软表面犁沟或拉槽，引起表面材料的脱落，这种现象叫做磨料磨损。磨料磨损是一种最常见的磨损，按照磨损机理还可细分为微观切削、挤压剥落和疲劳破坏三小类。
图1.2 二体/三体磨粒磨损机理 （3）化学磨损 化学磨损是在摩擦促进作用下，摩擦副的一方或双方与中间物质或环境介质中的某些成分发生化学或电化学作用，造成表面材料损失的过程。分为氧化磨损与特殊介质腐蚀磨损两类。 图1.3 化学磨损机理 （4）疲劳磨损 摩擦接触表面在交变接触压应力作用下，材料表面因疲劳损伤而引起表面脱落的现象。疲劳磨损有两种基本类型，宏观疲劳磨损和微观疲劳磨损。宏观疲劳磨损主要是指两个相互滚动或滚动兼滑动的摩擦表面，在循环变化的接触应力作用下，材料疲劳而发生脱落的现象；微观疲劳磨损是滑动接触表面由于微凸体相互接触使材料发生疲劳而引起的机械磨损现象。此外，疲劳磨损的破坏机理又分为麻点剥落、浅层剥落、深层剥落。
齿轮摩擦磨损试验机工作原理
齿轮摩擦磨损试验机工作原理 工作原理是齿轮摩擦磨损试验机的灵魂，只有掌握工作原理，才能熟练地掌握，应用。下面简单介绍一下几个重要部件的工作原理。 1，加载方式 该机是一种动力闭环结构，加载方式采用加载杆挂砝码的方式。 加载杆挂在加载离合器的槽轮上，加挂砝码后，通过紧固加载离合器的螺母，将加载离合器上的两个槽轮拧紧，取下砝码及加载杆，在扭矩测量离合器上可读出扭矩。 2，温度控制 试样的加热及温度的控制，都通过温度控制表和调功器来实现。在温度控制表的右侧有一个纽子开关，掰到“开”的一边，温度控制表接通电源，掰到“关”的一边，温度控制表断开电源。调功器开关操作相同，通过对温控表的设置和调功器的操作，可以实现对试验温度的控制。 3，电器部分 插上电源线后，按下电源部分的“开”按钮，整个机器处于通电状态；按下电源部分的“关”按钮，整个机器处于断电状态；按下电源部分的“开”按钮后，按“低速”按钮，电机将以1450r/min的转速运转；按下“电机停”按钮，电机将停止运转。 产品用途： CL-100齿轮摩擦磨损试验是一种多用途试验机。即可用于润滑剂承载能力的评定，也可根据用户需要，特殊定货，用于齿轮副的胶合承载能力和齿轮接触承载能力的试验。 相关标准： GB/T13672-92《润滑剂承载能力测定法（CL-100齿轮机法）》 SH/T0306-92《齿轮胶合承载能力试验方法》 主要技术性能指标： 1.最大扭矩：1kN．m； 2.最大载荷级：13级； 3.温度控制精度：±2％； 4.驱动电机功率：6.5/8kw； 5.驱动电机转速：1450/2880r/min，无级可调； 6.试验齿轮箱容量（轴中心线至箱底面的部分）：1.25L； 7.加热功率：0.5×3=1.5kw； 8.主机外型尺寸（长×宽×高）1390×705×1082mm。 9.可增加试验箱体、驱动箱体冷却器，可实现试验介质冷却保温。 10.可增加循环油箱，可实现试验介质的动态循环。 工作环境： 试验机应在下列条件下工作： 1、电源电压的波动范围不应超过额定值的±10％，频率的波动范围不应超过额定值的2％； 2、试验机应水平安装，安装基础须平稳，主机工作台纵横方向水平误差应不超过0.2/1000； 3、室温10℃-35℃； 4、环境无震动，无强磁场干扰，无腐蚀性介质； 5、相对湿度不大于80％。
摩擦磨损试验
实验四 摩擦学基础实验（1学时） 一．实验目的 1.通过实验了解不同材料配副摩擦系数的变化及磨损量的不同。 2.掌握摩擦学实验的基本方法及有关仪器设备的使用方法。 二．实验原理 1.概述 摩擦表面上的物质，由于表面相对运动而不断损失的现象称磨损。在一般正常工作状态下，磨损可分三个阶段： (1).跑合（磨合）阶段：轻微的磨损，跑合是为正常运行创造条件。 (2).稳定磨损阶段：磨损更轻微，磨损率低而稳定。 (3).剧烈磨损阶段：磨损速度急剧增长，零件精度丧失，发生噪音和振动，摩擦温度迅速升高，说明零件即将失效。（如图4.1） 机件磨损是无法避免的。但是如何缩短跑合期、延长稳定磨损阶段和推迟剧烈磨损的到来，是研究者致力的方向。 伯韦尔(Burwell)根据磨损机理的不同，把粘着磨损，磨粒磨损、腐蚀磨损和表面疲劳磨损列为磨损的主要类型，而把表面侵蚀，冲蚀等列为次要类型。这些不同类型的磨损，可以单独发生，相继发生或同时发生（称为复合磨损形式）。 2磨损的检测与评定 研究磨损要通过各种摩擦磨损试验设备，检测摩擦过程中的摩擦系数及磨损量（或磨损率）。摩擦过程中从表面上脱落下来的材料（磨屑），记录了磨损的发展历程，反映了磨损机理，描述了表面磨损的程度。发生磨损后的表面，同样有着磨损机理、磨损严重程度及其发展过程的记载。因此研究磨屑和磨损后表面 磨损量 跑合 稳定磨损阶段 剧烈 图4.1 磨损三个阶段的示意图 摩擦行程（时间）
上的信息是研究磨损的重要一环。 2.1摩擦磨损试验机 磨损试验的目的在于研究各种因素对摩擦磨损的影响，从而合理地选择配对材料，采用有效措施降低摩擦、磨损，正确设计摩擦副的结构尺寸及冷却设施等等。 摩擦磨损试验大体上可分为实验室试验，模拟试验或台架试验，以及使用试验或全尺寸试验三个层次，各层次试验设备的要求各不相同。 (1)实验室评价设备 实验室设备主要用于摩擦磨损的基础研究，研究工作参数（载荷、速度等）对摩擦磨损的影响。可以得到单一参量变化与摩擦磨损过程之间的关系。还可控制试验环境，如加润滑（剂或材料、剂量和组分及润滑方式），周围气氛（惰性气氛、真空、温度、特殊介质），求得特定环境条件下的结果，研究者需要选择合适的试验设备和试验条件： 试验设备有各种不同的摩擦形式、接触形式和运动形式，有不同的主变参数（载荷、速度）和可测结果（摩擦系数、磨损），将这些形式排列组合成不同的试验设备。 摩擦形式：滑动摩擦、滚动摩擦及滚动-滑动混合摩擦； 接触形式：点接触、线接触和面接触； 运动形式：旋转运动和直线运动，又各自有单向和往复两种形式。 实验室设备的特点是： a.摩擦副是抽象了的各种不同的摩擦形式、接触形式和运动形式，而不是实际摩擦零件的形式； b.要有定量测定摩擦系数和（或）磨损的装置，以及能定量地显示实验条件(载荷和速度)的设备，有的设备和试验方法已经标准化。使用标准化的设备和方法，可以得到可比的试验结果。 几种常用的实验室摩擦试验设备见表4.1 表4.1 实验室常用的摩擦试验设备 摩擦副对偶实验机名称接触及运动形式可测数据应用范围
摩擦磨损与耐磨材料
摩擦磨损与耐磨材料 姓名：李英杰 班级：材控13-2 学号：201301021048
Cr—Mn-N奥氏体一铁素体不锈钢的空蚀 1、概述： （1）空蚀原理：抛光表面在空蚀气泡溃灭作用下产生空蚀凹坑，随后叠加并扩展，表面出现塑性变形，产生加工硬化和应力，但表面易发生塑性流变，对高应变速率不敏感，所以空蚀孕育期长，空蚀扩展较慢，抗空蚀性能较好。空蚀发生时材料表面会产生疲劳裂纹并向内部扩展，引发疲劳断裂和脱落，之后裂纹继续向材料内部扩展，导致进一步破坏。空蚀发生后表面粗糙度明显变大【1】。 （2）研究历程：为了减轻水轮机过流部件的空蚀损伤，过去的几十年里在材料科学与工程领域，人们一直致力于开发具有抗空蚀损伤高性能的新材料，其中从60 年代发展起来的 Cr-Ni—MO系不锈钢就具有比传统材料更好的抗空蚀性[l] 由于这些 Cr-Ni-Mo 系不锈钢含有较多稀缺的金属镍,成本很高，而且抗含沙河流中泥沙磨损的性能也不理想，故开发价格低廉 (无镍或低镍) 且性能优异的水轮机过流部件用不锈钢具有极其重要的实际意义．早在 2O 世纪 3O 年代初期一些国家就开始了Cr—Mn-N不锈钢代镍的探索性研究，并列入国家标准[2]．Cr-M n-N系列不锈钢在化工、石油以及制药等工业中如今已经部分代替Ni-Cr 不锈钢．为了降低现有水轮机用 Cr-Ni-Mo系不锈钢的成本和提高抗多相流损伤的性能，我国及国外的一些研究者也将目光转向了 Cr-Mn—N系列不锈钢，并开展了该类不锈钢的抗空蚀和冲刷腐蚀等多相流损伤的研究工作，已取得了一定的成果，展示了其作为水轮机用金属材料的良好前景[2,4-7]。 2、实验研究： 0Cr13Ni5M o不锈钢热处理工艺为 1000 ℃正火，500 ℃回火，组织为回火马氏体 Cr—Mn—N 奥氏体一铁素体不锈钢为锻后固溶态．根据两种钢材的化学成分和硬度． Cr—Mn—N奥氏体一铁素体不锈钢组织中铁素体体积含量为19％．实验设备为美国 M isonix 公司生产的 X12020 型超声振荡空蚀实验机，该设备的振动频率为20 kH z峰一峰振幅为60 m，试样的前端即受到空蚀破坏的表面直径为 19．1 m m ，试样的后端加工成螺纹，用来将试样固定在设备的变幅杆上．为了减轻腐蚀因素的影响，选择蒸馏水为实验介质．实验介质放在冷