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Ti6Al4V合金在血清溶液中的扭动微动腐蚀行为研究

在新型恒温扭动微动腐蚀实验装置上,通过改变角位移幅值,在恒温37℃的25%血清溶液中对Ti6Al4V合金的扭动微动腐蚀行为进行了研究。实验结果表明,角位移幅值对扭动微动的运行区域及腐蚀行为有重要的影响,摩擦扭矩-角位移幅值（T-θ）曲线分别呈直线型、椭圆型和平行四边形型,Ti6Al4V合金的扭动微动运行区分别呈现部分滑移区、混合区及滑移区等3个微动运行区。当角位移幅值较小时,扭动磨损发生在接触边缘,损伤轻微;扭动微动对腐蚀几乎不产生影响,腐蚀电流和腐蚀电位随时间的曲线波动不大;随着角位移幅值的增大,接触表面产生强烈的塑性变形,损伤严重。腐蚀电流和腐蚀电位随时间的变化曲线表明,扭动微动对腐蚀的影响较大,呈磨损加速腐蚀的特征。

关键词: 摩擦磨损 , 微动腐蚀 , 微动磨损 , 扭动微动 , 电化学腐蚀

微动疲劳研究进展

沈明学 , 彭金方 , 郑健峰 , 宋川 , 莫继良 , 朱旻昊

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.12.019

介绍了微动疲劳的概念和实验装置,详细综述了微动疲劳的国内外研究现状,全面地分析讨论了微动疲劳的影响因素(接触压力、滑移幅值、实验频率、摩擦力、环境、材料性质)、损伤机理、寿命评估方法和防护措施,并提出了今后研究的展望.

关键词: 摩擦磨损 , 微动摩擦学 , 微动疲劳

丁腈橡胶在硬质颗粒环境下的摩擦磨损特性

郑金鹏 , 沈明学 , 厉淦 , 彭旭东

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.10.013

采用销-盘接触方式考察丁腈橡胶／316L 不锈钢配副的摩擦磨损性能，探讨有无 Al2 O3硬质颗粒及颗粒尺寸对其摩擦学行为的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）和表面轮廓仪分析配副材料的磨痕表面形貌。结果表明：硬质颗粒参与磨损能降低接触副表面的摩擦因数；大尺寸颗粒会加速橡胶的磨损并能嵌入橡胶基体形成微切削效应，而随着颗粒尺寸减小至数十微米时，颗粒的存在反而能减缓橡胶的磨损；但颗粒的介入均会加剧配副金属的磨损、硬质颗粒的犁削作用使钢球磨损表面存在大量的犁沟；此外，无颗粒及不同尺寸颗粒环境下丁腈橡胶／不锈钢摩擦副表现出不同的损伤机制。

关键词: 丁腈橡胶 , 摩擦磨损 , 硬质颗粒 , 橡胶密封 , 损伤机制

转动微动磨损条件下7075铝合金的局部疲劳行为研究

沈明学 , 周琰 , 宋川 , 莫继良 , 蔡振兵 , 朱旻昊

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.2.009

在新型转动微动磨损试验机上,进行了7075铝合金与GCr15钢球配副在不同角位移幅值下的转动微动磨损实验.在磨痕表面形貌及剖面微观分析的基础上,研究了转动微动磨损的局部疲劳裂纹萌生和扩展行为.结果表明:转动微动磨损条件下疲劳裂纹主要分布于混合区,大量的裂纹向基体内部扩展,混合区材料的失效形式主要表现为裂纹的萌生和扩展,并伴随因疲劳磨损所致的片状剥落；在部分滑移区,疲劳裂纹萌生后平行于表面方向扩展,微动损伤主要表现为材料的轻微剥落；在滑移区,在局部接触疲劳和磨损的竞争过程中,疲劳效应减弱且材料磨损占支配地位.此外,疲劳裂纹的形成与转动微动的中心隆起有密切关系.

关键词: 摩擦磨损 , 转动微动 , 疲劳裂纹 , 7075铝合金

钴铬钼合金在血清溶液和干态条件下的扭转复合微动磨损特性

周唯一 , 沈明学 , 蔡振兵 , 周琰 , 沈火明 , 朱旻昊

机械工程材料

以钴铬钼合金球头与钴铬钼平面试样作为摩擦副,分别在质量分数为25％的胎牛血清溶液和干态条件下进行了扭转复合微动磨损试验,探讨了该合金的微动磨损行为和损伤机理.结果表明:在血清溶液中摩擦副的界面比干态下的更易滑动;在部分滑移区,血清溶液和干态条件下的切向力与法向力比值都很小;在混合区,两种润滑条件下的接触界面均有明显的塑性变形;在滑移区,血清溶液的润滑作用显著,磨损机理为磨粒磨损和氧化磨损,而干态条件下除此以外还存在剥层现象;两种润滑条件下的微动界面都发生了摩擦氧化.

关键词: 微动磨损 , 扭转复合微动 , 钴铬钼合金 , 血清溶液

氮离子注入浓度对弹条钢基体Cr/CrSiN复合涂层的摩擦学性能影响研究

王振 , 蔡振兵 , 沈明学 , 彭金方 , 李彦军 , 朱旻昊

功能材料

在轨道用扣件弹条钢（60Si2Cr）上注入不同浓度的氮离子,用电弧离子镀技术沉积了Cr过渡层,并在其上制备了CrSiN/Cr复合涂层。在UMT-3多功能摩擦磨损机上对复合层进行了法向载荷为20N的摩擦磨损实验,探讨了经不同氮离子注入浓度后Cr/CrSiN复合涂层摩擦磨损行为和损伤机理,研究发现,经氮离子注入后,复合涂层表面硬度明显的增加,随着离子注入浓度的升高涂层的耐磨性逐渐提高,其磨损机制主要为剥落和磨粒磨损。

关键词: 离子注入 , CrSiN涂层 , 摩擦磨损 , 磨损机理

316L不锈钢构件弯曲微动的有限元模拟及其疲劳寿命预测

蒋春松 , 彭金方 , 沈明学 , 宋川 , 朱一林 , 朱旻昊

机械工程材料

利用ABAQUS软件对316L不锈钢构件的弯曲微动过程进行了有限元模拟,采用SWT多轴疲劳准则预测了弯曲微动裂纹萌生的位置和构件的疲劳寿命.结果表明:三维模型模拟显示上表面接触中心沿平板宽度方向的接触压应力分布呈边缘大、中间小的趋势,但最大值并未出现在最边缘,而是在非常靠近边缘的地方；随着弯曲载荷的增大,边缘最大接触压应力随之增大,中间压应力则随之降低直至为零,即随着弯曲载荷的增大,翘曲现象更加严重；疲劳裂纹最易萌生于距接触表面约93μm的次表层,构件疲劳寿命的预测值与试验结果吻合较好.

关键词: 弯曲微动 , SWT模型 , 裂纹萌生 , 寿命预测

LZ50钢表面离子氮化/激光淬火复合改性层扭动微动摩擦学行为研究

顾和根 , 蔡振兵 , 岳文 , 沈明学 , 朱旻昊

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.11.027

对 LZ50车轴钢表面进行离子氮化/激光淬火复合处理。在对复合改性层进行表征的基础上,对比研究了复合改性层和基体在干态不同角位移幅值下的扭动微动磨损行为。结果表明,LZ50钢经过复合处理后在表面层形成了均匀分布的针状马氏体；复合处理改变了 LZ50钢的扭动微动运行区域,使得混合区减小,滑移区向小角位移方向移动；复合改性层的摩擦扭矩和耗散能在整个运行区域都低于 LZ50钢,其磨损程度明显降低,在部分滑移区损伤轻微,在混合区和滑移区,损伤主要表现为剥层、磨粒磨损和氧化磨损。总之,复合改性层具有良好的抗磨减摩特性。

关键词: 摩擦磨损 , 微动磨损 , 扭动微动 , 离子氮化/激光淬火复合处理

Ti6Al7Nb合金氮离子注入层在小牛血清溶液中的扭动微动摩擦磨损性能

蔡振兵 , 朱永奎 , 彭金方 , 张广安 , 沈明学 , 朱旻昊

稀有金属材料与工程

利用高能离子注入及增强沉积系统对Ti6A17Nb合金做了不同剂量的氮离子注入处理,采用球/平面接触模式,对Ti6Al7Nb合金及其离子注入层/Zr2O球(直径为25.2 mm)接触副在小牛血清介质条件下进行了扭动微动磨损实验研究.结合动力学分析,借助X射线衍射仪(XRD)、三维形貌仪(3D-pro filer)和扫描电镜(SEM)分析了测试材料成分及其扭动微动磨损磨痕形貌和微观组织结构,探讨了Ti6A17Nb合金及其离子注入层的扭动微动运行行为和损伤机制.结果表明:N+离子注入在钛合金表面形成了氮化钛层,使钛合金表面的微观硬度明显提高,随着注入剂量的增加,钛合金的硬度逐渐升高,磨痕逐渐变小,磨粒逐渐变细,其抗扭动微动磨损性能也提高.

关键词: 离子注入 , 扭动微动 , 微动磨损 , 损伤机制