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关键词： 磁流变抛光   磨粒团聚   纳米金刚石   熔石英   磨损性能  

摘要： 为了研究磁流变抛光液中磨粒团聚对光学玻璃元件的磨损性能,利用环境可控的直线往复式摩擦磨损试验机,以不锈钢球为对磨副,以熔石英为基底,系统地研究了磁流变抛光液中纳米金刚石磨粒团聚程度对熔石英摩擦磨损性能的影响,并利用光学显微镜、白光干涉仪等设备分析熔石英的磨损机制,最后将摩擦学实验结果与实际磁流变抛光结果进行对比。实验结果表明:纳米金刚石磨粒团聚程度越大,熔石英表面的材料去除率越大,磨损区域亚表面损伤情况越严重。当载荷为0.5 N时,熔石英在团聚磨粒作用下的磨损主要以黏着磨损为主,伴随着轻微的磨粒磨损,同时熔石英的亚表面无明显损伤;当载荷从0.5 N增加到4 N时,熔石英的磨损形式以磨粒磨损为主,熔石英的表面和亚表面出现大量损伤。采用相同磨粒团聚程度的抛光液进行熔石英磨损与磁流变抛光实验发现,熔石英在磁流变抛光过程中的材料去除率与磨损实验的材料去除率变化趋势保持一致,表明借助摩擦磨损实验在一定程度上可以预测实际磁流变抛光中的材料去除率。

关键词： 原位自生   NbC   H13钢   显微组织   冲击韧性   耐磨性  

摘要： H13钢作为盾构机刀圈材料,主要用于破碎坚硬岩石。在盾构机掘进过程中,刀圈的磨损是不可避免的,过度的磨损会导致掘进效率的降低,增加施工风险。为了提高H13钢的耐磨性,采用重力铸造原位自生的方法,制备了体积分数为1%、3%、5%的原位自生NbC/H13钢复合材料。采用金相显微镜、扫描电子显微镜对复合材料的物相组成与组织结构进行分析,使用冲击试验机、三体磨料磨损试验机对不同体积分数NbC/H13钢复合材料的冲击韧性、磨料磨损性能进行研究。结果表明,制备的复合材料组织致密,NbC增强相在基体中弥散分布。随着增强相体积分数提高,增强相的形态由网状逐渐向小棒状和颗粒状转变;复合材料的冲击韧性值随着增强相的体积分数提高逐渐下降,当NbC含量在5%(体积分数)时,冲击韧性到最小值6.5 J;三体磨料磨损结果表明,随着NbC体积分数的增加,有效减少磨料对钢基体的磨损,从而进一步提高了复合材料的耐磨性,与基体材料相比,耐磨性提高了2.1倍。

关键词： 室温   往复摩擦磨损   摩擦系数   磨损量  

摘要： 发动机压气机机匣和叶片在高速运转过程中易发生磨损断裂,采用合理的材料/涂层体系可有效延长其使用寿命。本研究通过对发动机压气机机匣、叶片等部位常用的1Cr17Ni2不锈钢、2A70铝合金、TA9钛合金、安波涂层、自润滑涂层及新型微弧氧化复合涂层、热渗锌复合涂层体系开展室温往复摩擦磨损测试,结合摩擦系数曲线、磨痕轮廓曲线以及光学显微形貌,从而获得到7种材料/涂层的磨损速率与磨损机制。研究结果表明,热渗锌涂层摩擦系数最低(≤0.2)、磨损量低(10-5 mm^(3)/Nm量级),表明该涂层在实验考核条件下具备自润滑效果,可对基体实现减磨降摩的作用;1Cr17Ni2不锈钢的磨损率与热渗锌涂层相近,具有优异的耐磨性能,但该不锈钢的摩擦系数高,启动以及运行力矩大;其它合金及涂层(如2A70铝合金、TA9钛合金、微弧氧化涂层、安波涂层以及自润滑涂层)的摩擦系数高,且耐磨性差,磨损率普遍在(10^(-4)~10^(-3))mm^(3)/Nm量级,耐磨性较1Cr17Ni2不锈钢以及热渗锌涂层差1~2个数量级。研究获得到的7种材料/涂层磨损速率与磨损机制,可为发动机压气机选材设计提供理论支撑。

关键词： CuAl/hBN封严涂层   大气等离子喷涂   高温磨损性能   hBN含量  

摘要： 目的 研究hBN含量对CuAl/hBN可磨耗封严涂层在450℃下磨耗性能的影响。方法 利用大气等离子喷涂工艺制备原始粉末中hBN质量分数分别为10%、15%、20%、25%的Cu Al/hBN涂层。采用QUALITEST表面洛式硬度仪表征喷涂态涂层表面洛氏硬度。采用高温摩擦磨损试验机及场发射扫描电镜等方法,表征450℃下涂层及摩擦副的磨损形貌和质量磨损比,探讨涂层的磨损机理。结果 随着原始粉末中hBN质量分数由10%增加至25%,所制备喷涂态涂层的表面洛式硬度逐渐降低,分别为69HR15Y、56HR15Y、46HR15Y、36HR15Y。涂层与摩擦副之间的质量磨损比分别为-0.88%、-0.25%、-0.13%、-1.40%,在原始粉末中hBN质量分数为20%时质量磨损比更接近0,涂层磨耗性能更优异。涂层与摩擦副在相对摩擦过程中,主要以涂层的磨损剥落为主。在摩擦销接触面上同时观察到混合转移层,且随着涂层hBN含量的增高,接触面转移层质量先减小后增大,表面涂抹程度更加平缓,形貌起伏更加均匀。结论 低线速度条件下,摩擦热效应对涂层及摩擦副形貌及二者间的磨损行为的影响起关键作用。hBN组分理论上存在最优值,保证封严涂层获得最佳的磨耗性能。综合而言,CuAl/20%hBN涂层与摩擦副的摩擦相容性更优异。

关键词： 优化   表面   热力学   数值模拟   传热   磨损  

摘要： 为了揭示表面强化镀层有效改善高速轴承腔油润滑机械密封的耐磨性和稳定性机制,本文采用数值分析与试验相结合的方法,对端面镀Cr强化机械密封展开端面变形及摩擦磨损性能分析。通过热力耦合数值模拟分析了不同厚度Cr镀层摩擦副对端面温升、变形的影响,使用摩擦磨损试验机研究了相应摩擦副对摩擦系数和磨损量的影响,采用高速密封样机测试了端面温升、密封效果,探究了强化镀层密封端面摩擦磨损强化机理。结果表明:热力耦合作用下高速密封端面产生发散型变形,端面磨损以磨粒磨损为主,端面外侧出现局部黏着磨损;对比无镀层密封端面,Cr镀层端面变形小,温升低,更容易形成稳定的摩擦转移膜;适当增加Cr强化层厚度有利于降低端面温升,提高密封稳定性,高速轻载工况下较优镀层厚度约为0.15mm。本文研究结果可以为高速轴承腔油润滑机械密封材料选配和结构优化提供借鉴。

关键词： 烟气冷却器   换热管束   磨损   流场模拟   结构优化  

摘要： 为解决某660 MW机组烟气冷却器换热管束磨损严重的问题,基于FLUENT软件,对该机组空气预热器至除尘器之间的烟气冷却器烟道流场进行了数值模拟研究,并诊断分析了管束磨损严重的原因。基于分析结果提出了烟气冷却器入口烟道结构优化设计方案,该方案能降低烟气冷却器入口烟气流速、减小入口最大速度偏差系数,从而减轻磨损情况,使烟气冷却器换热更加均匀。

关键词： 机械系统设计   课程思政  

摘要： 课程思政是教师教书育人在课程教学中的具体体现,通过教学传递学科育人的内涵。根据机械系统设计课程的特点,深层次挖掘出该课程的育人内涵。通过设计开放性的教学内容,采用以互动研讨为主要特征的层次化教学方式,注意结果与过程并重的考评,构建了一个以教师为主导、以学生为中心的教学模式,真正将课程的育人内涵内化于课程实际教学活动中。

关键词： 制动片   磨损   有限元  

摘要： 制动片摩擦材料的磨损性能对保障汽车的制动可靠性具有决定性的影响。主机厂对新设计开发的制动片有严格的磨损要求,常规采用台架试验的方法来验证是否满足主机厂家的要求,但该方法存在试验周期长、设计开发成本高等缺点。将试验条件输入专业的有限元分析软件得到制动片的磨损详细数据,与台架试验结果相比较,结果表明:有限元分析结果与台架测试数据基本一致,所用时间可节约95%以上。因此,制动片的有限元分析对企业节约设计验证时间、节约成本支出等方面具有重要的理论意义和参考价值。

关键词： 新型高交联聚乙烯(XLPE)   髋臼内衬   体外磨损   磨损率   磨屑分析  

摘要： 目的:分析一种含多酚的新型高交联聚乙烯(XLPE)髋臼内衬的磨损性能,为新型聚乙烯材料的研发和在人工髋关节置换术(THA)中的临床应用提供依据。方法:按照国际标准化组织(ISO)14242标准规定的方法,使用人工髋关节模拟试验机,按照人体步态生物力学运动参数,对新型XLPE髋臼内衬进行体外磨损试验。试验样品为4组髋关节假体,其中1组样品为对照组,其余3组样品分别为试验1组、试验2组和试验3组;每组样品均包含髋臼外杯、髋臼内衬和球头3个部件。4组样品均经过预浸泡、恒重、固定、磨损、清洗、称重等步骤,计算其髋臼内衬的磨损率。收集磨损500万次后的血清样本,按照ISO 17853标准规定的方法消解稀释血清,通过孔径1.2μm和0.1μm的滤膜过滤。使用扫描电子显微镜在滤膜上随机选取聚乙烯磨屑颗粒图像,分析磨屑的数量、大小和形状,评估其磨损性能。结果:新型XLPE髋臼内衬平均磨损率为(36.49±2.21)mg/million cycles;聚乙烯磨屑当量直径平均值为0.29μm,<0.6μm的磨屑颗粒占98.5%,磨屑的形态指数值<4的占比为99.5%。结论:含多酚的XLPE制成的髋臼内衬磨损率与普通超高分子量聚乙烯髋臼内衬相近,聚乙烯磨屑尺寸多数较小,形态以粒状为主,具有一定的耐磨损性能,其在THA中具有应用潜力。

关键词： 激光熔覆   摩擦磨损   微观组织   耐磨度   熔覆层  

摘要： 为有效提高45#钢表面的耐磨性,制备标号为JG-8、JG-11的合金粉末,采用RHJR850X6000型四轴联动数控激光加工机并进行激光熔覆试验,优化工艺参数,获得了2种铁基熔覆材料。用DM2700M型金相显微镜、VHX-5000超景深显微镜和NanoSEM450型扫描电镜对熔覆层进行微观表征,用MMQ2000型摩擦试验机进行摩擦磨损性能试验,分析了激光熔覆前后45#钢基材表面的显微组织、硬度、摩擦性能的变化。结果表明,涂层组织均匀致密,内部无裂缝、孔隙等缺陷,与基体结合良好;JG-8和JG-11两种熔覆层的平均硬度较基体材料分别提高了207.7%和235.9%;磨损率分别降低了22.2%和41.1%;摩擦因数分别降低了33.3%和73.3%。基于JG-8、JG-11两种合金粉末的激光熔覆材料改善了45#钢的表面组织结构,极大提高了基体的耐磨性能,JG-11较JG-8铁基熔覆层材料表面组织结构和耐磨性更优。