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    巴氏合金在不同温度下的摩擦磨损行为分析
    作者:巴氏合金 发布日期:2015-11-3 10:05:31  点击:1735

      巴氏合金在不同温度下的摩擦磨损行为分析,巴氏合金具有比强度高、密度小以及良好的耐蚀性能等一系列优点,在航天、船舶、化工等领域得到了广泛应用。然而,巴氏合金具有低的塑性和剪切抗力,从而导致其抗击韧性和抗摩擦磨损性能较差,且在磨损过程中易出现粘着和咬合现象。基于这些原因,旨在改善巴氏合金抗摩擦磨损行为的表面改性工艺在不断改进,并已取得了广泛应用。为了优化巴氏合金的表面处理工艺,降低其工艺成本,研究在特定条件下巴氏合金的磨损失效机制以及其在磨损表面组织有关的金属学现象显得很有必要。周口环宇金属科技有限公司采用SiC球作为对磨材料,研究在该摩擦配副下磨损率、摩擦系数和磨痕表面形貌随温度的变化的规律,揭示巴氏合金的摩擦磨损机理,为评定巴氏合金的摩擦磨损性能提供理论和实践依据。

     

    巴氏合金摩擦行为

     

      一、实验材料及方法

     

      选用巴氏合金作为实验材料。采用电火花线切割的方法将巴氏合金试样切割为10mm*10mm*3mm的片状,并用砂纸将巴氏合金表面逐级打磨,然后在无水乙醇中超声波清洗10min后吹干。在摩擦学实验中,由于球-平面接触方式具有接触状态良好以及容易分析损伤形势等一系列优点而被广泛采用。因此,采用球-盘式干摩擦方法在高温摩擦磨损试验机上进行巴氏合金摩擦磨损性能测试。实验采用上方加载,下方驱动的方式,将被测巴氏合金试样作为下试样,对摩擦材料作为上试样。实验温度为25、200和400℃,摩擦磨损时间为60min,磨损载荷为4.5N,回转半径为4mm,转速为224r/min。采用精密电子分析天平称取磨损后的质量损失,为减小测试误差,每组巴氏合金试样进行3次测试。采用带有能谱的扫描电镜观察巴氏合金磨损表面的磨痕形貌和组织结构,并分析磨痕的化学成分。

     

      二、实验结果与讨论

     

      1.巴氏合金的磨损率

     

      采用失重法计算了磨损率,巴氏合金在不同温度下的磨损率。可看出,当温度为室温时,磨损率最高;当温度升高至200℃,磨损率降低。随温度增加至400℃,巴氏合金的磨损率进一步降低。可见,巴氏合金的磨损率随温度的增加而降低,这是因为一方面随温度升高,巴氏合金材料软化,其塑性变形能力得到增强,且由于高温下巴氏合金的磨屑较软,对磨损接触面起到了润滑作用,使得摩擦力减小,从而降低了巴氏合金的磨损率;另一方面,对磨材料sic的耐磨性随温度的升高可能降低,从而也将导致巴氏合金的磨损率随温度升高而降低。

     

      2.巴氏合金摩擦系数

     

      摩擦系数随磨损时间的关系变化所示。可知,在磨损开始到10-30min的时间内,摩擦系数呈逐渐上升趋势,之后趋于平稳,这说明巴氏合金存在预磨期。预磨期的存在是由磨损接触面粗糙度的变化引起的,在摩擦初始阶段,对磨面的粗糙度较小,摩擦力较小,因而摩擦系数也较小;随着磨损的进行,对磨面的粗糙度逐渐增大,摩擦力也逐渐增大,巴氏合金摩擦系数随之增大。经过预磨期后,巴氏合金对磨面的粗糙度趋于稳定,因此磨损进入稳定阶段。值得注意的是,在200、400℃下磨损时,摩擦系数随时间的变化存在明显的波动,且这种波动随温度的增加而增强,这可能是因为对磨材料与巴氏合金之间在高温下的粘着所导致的。

     

      周口环宇金属科技有限公司采用sic球作为对磨材料,研究了在不同温度下巴氏合金的摩擦磨损性及磨损表面的组织变化。结果表明:巴氏合金的磨损率随温度的升高而降低;平均摩擦系数在200℃内变化不明显,但当温度增加至400℃时,平均摩擦系数明显增加,且在高温下,摩擦系数随时间的变化存在明显的波动;随温度升高,巴氏合金的磨损机理从以犁削磨损为主逐渐向以粘着磨损和氧化磨损为主转变。

     

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