在不同气氛中的扭动微动磨损研究
在大气及氮气(压力12 MPa的工业氮气)两种气氛环境中，以球/平面接触方式，在新型可控气氛扭动微动试验机(见图1)上，对1250车轴钢(对磨偶件为Φ40 mm GCr15钢球)在50N的法向载荷条件和不同角位移幅值下进行了扭转微动磨损试验。在动力学特性分析的基础上，采用轮廓仪、光学显微镜、扫描电子显微镜和EDX电子能谱对磨痕进行了分析。如图2的损伤形貌所示，在大气环境中，当扭转角位移幅值为0.5o和1o时，磨痕呈现典型的环状形貌，即磨损发生在接触边缘，中心为粘着区无相对滑移，表明微动运行于部分滑移状态，与之对应的扭矩一角位移曲线(T-θ曲线)呈椭圆状；但扭转角位移幅值增大到3o以上时，磨损区占据整个接触区，T-θ曲线转变为平行四边形状，表明此时微动运行于完全滑移状态，同时可观察到磨痕表面覆盖着大量棕红色氧化磨屑。而在氮气气氛中，LZ50钢微动运行区域与空气中相比并未发生改变，但损伤相对轻微，在部分滑移条件下，扭转角位移幅值为0.5o时，磨损特征不明显，当扭转角位移幅值为1o时，磨屑少量堆积于接触边缘，磨损区宽度也低于空气气氛条件；在完全滑移条件下(θ=3°)，磨痕凹坑中，呈现塑性流动特征，并可观察到犁沟和剥层的发从磨痕EDX线分析(见图3)可见，两种气氛条件下造成磨痕形貌差别的主要原因是空气气氛中存在显著的氧化，氧化磨屑不容易排出接触区，从而改变了损伤行为。LZ50钢在空气气氛中，随角位移幅值幅值的增加，氧化程度增加，氧化磨屑堆积区宽度增加，在θo=3时，在接触中心氧化较低，这说明氧化程度与接触区内的微滑位移量呈正比。进一步磨痕轮廓分析表明，在氮气气氛下获得的磨痕深度显著高于空气气氛，这可能是由于氮气条件下，磨屑易`排出接触区，磨损得以持续进行，而空气中，由于氧化磨屑不易排出，形成三体层，参与承载降低了法向接触应力，并扮演了固体润滑作用，故磨痕深度降低。
微动磨损 车轴钢 磨损试验 磨损特征 法向载荷 气氛环境
蔡振兵 张强 何丽萍 朱旻昊
西南交通大学 牵引动力国家重点实验室 摩擦学研究所，四川 成都 610031
国内会议
武汉
中文
276-277
2008-05-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）