為了對超聲速938 m/s、大載荷850 kg條件下0Cr18Ni9Ti火箭橇滑塊的摩擦磨損失效機理進行分析,并揭示其磨損機理和硬度變化規(guī)律,選取某典型火箭橇試驗后的滑塊材料為研究對象,采用電子掃描顯微鏡、能譜儀和X射線衍射分析儀對滑塊磨損后的表面微觀形貌與磨損產(chǎn)物進行表征,使用維氏硬度計和金相顯微鏡對試樣截面的組織結(jié)構(gòu)和硬度進行了測試。研究發(fā)現(xiàn),滑塊表面主要發(fā)生了磨粒磨損和疲勞磨損,并在局部發(fā)生黏著磨損和氧化磨損,磨屑氧化生成的Fe₃O₄和沙礫等雜質(zhì)填充和覆蓋了磨損面的鑿坑和溝槽;滑塊縱截面方向1.6 mm厚度范圍內(nèi),試樣的硬度由外向內(nèi)逐漸降低,同時,其發(fā)生晶粒細(xì)化并析出碳化物。結(jié)果表明,晶粒細(xì)化現(xiàn)象的出現(xiàn)和碳化物的析出說明磨損面溫度在滑動過程中達到了材料的再結(jié)晶溫度和相變溫度,使得材料在滑動過程中的耐磨性嚴(yán)重下降。摩擦產(chǎn)生的高溫使得滑塊局部發(fā)生燒蝕,滑塊在載荷和摩擦熱綜合作用下呈現(xiàn)多種磨損機制共存的典型現(xiàn)象,硬度沿截面方向呈梯度變化。 

【文章來源】：材料導(dǎo)報. 2020,34(16)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

火箭橇滑塊結(jié)構(gòu):(a)滑塊與火箭橇軌道;(b)滑塊上部前端

試驗滑塊前端磨損面的微觀形貌:(a)表面宏觀形貌;(b)區(qū)域A;(c)區(qū)域B;(d)區(qū)域C;(e)區(qū)域D;(f)區(qū)域E

圖2為試驗后滑塊上部前端磨損面的微觀形貌，對圖2中不同點的化學(xué)成分進行EDS分析，結(jié)果如表2所示。如圖2a所示，根據(jù)摩損形貌與程度不同，沿滑動方向，滑塊磨損面可分為五個特征區(qū)域。根據(jù)圖2b可以看出，在區(qū)域A中沿著滑動方向出現(xiàn)了深淺不一的犁溝磨痕，在局部還有少量片層狀的剝落(點1處)和一些鑿坑(點2處)，表2中元素分析結(jié)果顯示這兩處元素組成與滑塊基體材料基本一致。分析認(rèn)為，滑塊表面材料在滑行摩擦過程中產(chǎn)生磨屑，這些磨屑在高接觸應(yīng)力情況下對滑塊表面進行切削，發(fā)生了磨粒磨損并產(chǎn)生了與滑動方向平行的犁溝和磨痕，同時在滑塊表面留下鑿坑�；瑝K表面的剝落則說明材料表面在磨損過程中產(chǎn)生了塑性變形，發(fā)生了疲勞磨損。根據(jù)圖2c可以看出，在區(qū)域B中，滑塊表面磨屑呈現(xiàn)出分散的魚鱗狀(點3處)和結(jié)塊狀(點4處)兩種形貌。元素成分分析結(jié)果表明這些磨屑主要由Fe、Cr、Ni和O元素組成，說明滑塊表面形成的磨屑在摩擦過程的高溫條件下發(fā)生了氧化。在區(qū)域C中，滑塊表面布滿了大量鑿坑，如圖2d所示，這屬于典型的粘著磨損形貌，說明滑塊表面也發(fā)生了粘著磨損。鑿坑底部被一些黑色物質(zhì)所覆蓋(點5處)，元素分析結(jié)果顯示這些黑色物質(zhì)主要由Si、C和O元素組成，說明在火箭橇試驗過程中，當(dāng)滑塊與滑軌對磨時，軌道周圍的沙礫等雜質(zhì)混入了摩擦面并填充了滑塊表面的鑿坑。根據(jù)圖2e和表2中的元素成分分析結(jié)果可以看出，在區(qū)域D中，滑塊表面被大量磨屑氧化后的塊狀物所覆蓋(點6處)。由圖2f可以看出，在滑塊表面有大量不規(guī)則的、較深的溝槽，分析認(rèn)為這是由于滑塊材料表面被磨屑擠壓形成了鑿坑，導(dǎo)致局部應(yīng)力集中并使得周圍材料產(chǎn)生疲勞裂紋。當(dāng)鑿坑間距離較近時，在摩擦力引起的拉應(yīng)力作用下裂紋擴展會形成不規(guī)則的溝槽[13]。在摩擦過程中，這些不規(guī)則的溝槽也會被氧化后的磨屑和空氣環(huán)境中的沙礫等雜質(zhì)所填充和覆蓋(點7和點8處)。圖2 試驗滑塊前端磨損面的微觀形貌:(a)表面宏觀形貌;(b)區(qū)域A;(c)區(qū)域B;(d)區(qū)域C;(e)區(qū)域D;(f)區(qū)域E

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3544451