【摘要】： 本文研究了載流及非載流條件下Ti_3AlC_2陶瓷塊體和碳基塊體對低碳鋼的滑動(dòng)摩擦穩(wěn)定性及其與載流磨損率的相關(guān)性。試驗(yàn)在盤-塊式高速載流摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,滑動(dòng)速度為20～60m/s,法向壓強(qiáng)為0.4-0.8MPa,載流強(qiáng)度為2A/mm~2。通過微凸體干涉機(jī)制建立了滑動(dòng)摩擦的穩(wěn)定性模型,研究了Ti_3AlC_2材料與碳基塊體非載流與載流條件下滑動(dòng)摩擦穩(wěn)定性的表現(xiàn)行為及其對載流磨損的影響。 結(jié)果表明: 1、在本文所涉及的實(shí)驗(yàn)條件下,Ti_3AlC_2材料和碳基材料無論是非載流還是載流條件,摩擦系數(shù)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中都表現(xiàn)出隨機(jī)波動(dòng)性,并且其相對穩(wěn)定期的波動(dòng)行為服從正態(tài)分布。其標(biāo)準(zhǔn)偏差隨法向壓強(qiáng)、滑動(dòng)速度和加載電流的改變而不同。摩擦過程越穩(wěn)定亦即動(dòng)摩擦系數(shù)的波動(dòng)幅度越小,其標(biāo)準(zhǔn)偏差值越小;反之越大。 2、非載流條件下滑動(dòng)速度和法向壓強(qiáng)的改變對Ti_3AlC_2塊體和碳基塊體的摩擦穩(wěn)定性和磨損率只有微弱的影響,而載流條件下有顯著的影響;載流條件下,滑動(dòng)速度越高或法向壓強(qiáng)越小,摩擦的穩(wěn)定性越低,磨損率越大,作為摩擦穩(wěn)定性表征量的動(dòng)摩擦系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差與載流磨損率之間存在強(qiáng)的線性相關(guān)性。但是,當(dāng)滑動(dòng)速度大于大約50m/s或者法向壓強(qiáng)小于大約0.5MPa的情況下,Ti_3AlC_2塊體的載流磨損率急劇增大。 3、Ti_3AlC_2材料和碳基材料無論是非載流還是載流條件,滑動(dòng)摩擦穩(wěn)定性是影響摩擦副磨損率的主要因素。尤其是載流滑動(dòng)摩擦情況下,穩(wěn)定性的增強(qiáng)可以有效地抑制載流摩擦過程中微電弧的產(chǎn)生,整體上降低材料的磨損率;穩(wěn)定性的減弱致使摩擦過程中材料磨損表面微電弧產(chǎn)生,電弧燒蝕作用變大,整體上增加了材料的磨損率。 4、相對于碳基材料,Ti_3AlC_2材料在非載流和載流條件下都表現(xiàn)了極好的滑動(dòng)摩擦穩(wěn)定性,這種滑動(dòng)摩擦穩(wěn)定性決定了Ti_3AlC_2材料具有良好的摩擦磨損特性,是作為載流和非載流滑動(dòng)摩擦副很好的選材。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH117.1
【圖文】：

2.3測試原理實(shí)驗(yàn)所使用的大功率載流摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)主要由傳動(dòng)、加載、測量、控制和載流系統(tǒng)五個(gè)部分構(gòu)成。傳動(dòng)系統(tǒng)(如圖2一2)的主要部分是一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)摩擦盤高速轉(zhuǎn)動(dòng)，由于傳動(dòng)采用了大剛度軸系，輸出端的最大擾動(dòng)小于0.05林m，這就保證了摩擦盤較高的回轉(zhuǎn)平衡精度，減小了機(jī)體的振動(dòng)和噪音;加載系統(tǒng)(如圖2一3)的工作方式采用杠桿式加載和液壓式跟隨加載相結(jié)合，這不僅使得加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，載荷穩(wěn)定，同時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)也較小;測量系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)全程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測、記錄，并同步顯示，但是環(huán)境的電磁干擾對測試信號(hào)的穩(wěn)定性有一定的影響;控制系統(tǒng)主要是調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的起、停狀態(tài)及電機(jī)轉(zhuǎn)速、數(shù)據(jù)采集，以及監(jiān)測分析測試參數(shù)的狀態(tài);載流系統(tǒng)(如圖2一4)中使用的電源可以是直流電源，也可以是交流電源，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求可以方便地更換。為了便于對摩擦副的摩擦磨損機(jī)理研究

匕京交通大學(xué)碩十學(xué)位論實(shí)驗(yàn)圖2一 6Ti3AIC:材料表面拋光腐蝕后的SEM照片[’”]Fig.2一 6SEMmiero盯 aphsho硒 ngtheTi:AICZmaterialsurfacewhiehhasbeenPolishedandetehed[loJ制備的度為98.6%的試塊。，晶粒尺寸約20林m，相對密TisAICZ塊體材料純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為97%，。將制備的Ti3AICZ樣品機(jī)加工成摩擦面為 10mmx1omm，高度為 1Zmm2.4.2碳基塊體的制備碳基塊體則取實(shí)際使用的受電弓滑板作為選材，機(jī)加工成摩擦面為10mmX10mm，高度為12mm的試塊。2.5實(shí)驗(yàn)方案本論文研究不通電和通電狀態(tài)下，法向載荷、速度和電流密度等因素對滑動(dòng)摩擦穩(wěn)定性及其對載流磨損的影響

1234 FullSeale2898otsCur‘ or:0.151keV〔， 8ots]圖3一 15Ti3AleZ磨損面的EDS譜圖;20m/s、0.SMPal’31Fig.3一 15EDSpatternsofwearsurfaeesofTi3AleZ:20而s、o.SMPa[13]圖3一 16Ti3AICZ磨損面摩擦生成物薄膜橫截面的典型sEM照片l”]Fig.3一 16A帥 iealSEMmierographexhibitingtheeross一 seetionofthe衍 ctionalfilmontheWom surfaceofTi3AleZll3]上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低速干滑動(dòng)下Ti3AIC:材料對低碳鋼盤的摩擦穩(wěn)定性比高速下要差的多，這與摩損面狀態(tài)和摩擦機(jī)制有關(guān)。在高速下，磨損面上形成的摩擦氧化物薄膜具有明顯的潤滑性，充當(dāng)了潤滑劑的作用。正是由于這種氧化物薄膜的存在，大大的降低了Ti3AIC:材料的摩擦阻力。而在低速下，磨損面上沒有形成這種具有潤滑作用的薄膜，甚至幾乎沒有摩擦生成物的薄膜形成。根據(jù)微凸體干涉理論127]，如果微凸體在硬度相當(dāng)?shù)谋砻婊袝r(shí)，微凸體經(jīng)過幾次干涉后，會(huì)被對磨體表面的微凸體破壞。從圖3一14(a)和(b)中明顯的粗糙表面以及極不

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本文編號(hào)：2754186