磨损及磨损机理

耐磨材料的磨损机理研究耐磨材料是一类能在磨损条件下保持较高耐磨性能的材料，它们广泛应用于工业生产中的磨损环境中。

然而，耐磨材料仍然存在一定程度的磨损。

因此，研究耐磨材料的磨损机理对于改进其性能和延长使用寿命具有重要意义。

一、磨损机理的基本概念磨损是指材料表面在摩擦或其他机械作用下逐渐失去物质的过程。

磨损机理是指导致磨损过程发生的各种因素和机制。

磨损主要分为三种类型：磨削磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。

磨削磨损是由于颗粒在材料表面与其它材料之间的相对运动中引起的磨损。

疲劳磨损是由于材料的重复应力加载引起的破裂和磨损。

腐蚀磨损是由于材料与介质之间的化学或电化学反应引起的磨损。

二、磨损机理的研究方法磨损机理的研究通常采用实验方法和理论模型相结合的方式进行。

实验方法主要包括摩擦磨损试验和磨损机理分析。

摩擦磨损试验可以模拟实际工作条件下材料的磨损过程，通过测量磨损量和观察磨损形貌等参数来评估材料的耐磨性能。

磨损机理分析则通过对磨损表面的观察、扫描电镜分析等手段来揭示磨损的机理和过程。

理论模型则是通过建立材料磨损的数学模型，从而定量地描述磨损过程和磨损机理。

三、磨损机理的影响因素耐磨材料的磨损机理受到多种因素的影响。

首先是材料的力学性能，包括硬度、强度和韧性等。

硬度是表征材料耐磨性能的重要指标，硬度较高的材料通常具有较好的耐磨性能。

其次是摩擦条件，包括摩擦力、摩擦速度和工作温度等。

摩擦力和摩擦速度的增加都会导致材料的磨损加剧。

此外，介质以及杂质的存在也会对耐磨材料的磨损机理产生一定的影响。

四、耐磨材料的改进策略为了改进耐磨材料的耐磨性能，可以采取多种策略。

一方面，可以通过优化材料的组织结构和成分，例如通过合金化、热处理或表面改性等方式来增加材料的硬度、强度和韧性等力学性能。

另一方面，可以通过涂层或复合材料等方式增加材料的摩擦和磨损性能，例如通过在材料表面涂覆一层硬度较高的薄膜来提高耐磨材料的耐磨性能。

此外，加工工艺的改进也有助于提高耐磨材料的性能，例如通过冷加工、表面处理等方式来优化材料的结构和性能。

机械零件的磨损机理与疲劳分析引言：机械零件是构成各种机械设备的核心组成部分，其质量和可靠性直接影响着整个设备的性能和寿命。

在机械运动过程中，零件之间的接触和磨擦不可避免地会导致磨损和疲劳，从而降低机械零件的工作效率和寿命。

因此，研究机械零件的磨损机理与疲劳分析成为提高机械设备的性能和寿命的重要课题。

一、磨损机理磨损是机械零件在相对运动过程中表面材料的损失，主要包括磨粒磨损、疲劳磨损和润滑磨损等。

1. 磨粒磨损磨粒磨损是由于杂质等颗粒物进入零件表面的接触区域，与零件表面发生相对滑动而引起的既摩擦又磨损现象。

磨粒磨损会导致零件表面粗糙度增加，磨粒在摩擦接触区域形成凹槽和划痕，进一步加剧磨损。

2. 疲劳磨损疲劳磨损是由周期性应力作用引起的损伤，主要发生在机械零件承受往复或交变载荷的部位。

机械零件在往复运动过程中，由于应力的交变作用，材料表面会出现微裂纹，随着应力的不断作用，微裂纹会逐渐扩展并最终导致零件的疲劳破坏。

3. 润滑磨损润滑磨损是由于润滑油膜的破坏而引起的磨损现象。

当机械零件表面的润滑油膜无法保持稳定时，摩擦接触表面之间的直接接触会增加，摩擦热和摩擦力会增大，从而导致零件表面的磨损加剧。

二、疲劳分析疲劳分析是研究机械零件在循环加载下的疲劳性能和寿命的工程方法。

通过对零件材料的应力应变状态和疲劳强度的分析，可以判断零件在正常工况下的抗疲劳性能，并提出相应的改进措施。

1. 应力分析应力是导致机械零件疲劳破坏的主要因素。

在进行疲劳分析时，需要对零件所受的静态和动态载荷进行分析，计算出零件的应力分布情况，并结合材料的疲劳强度曲线，判断零件是否会发生疲劳破坏。

2. 循环载荷循环载荷是指在零件使用过程中的周期性变化的载荷。

循环载荷下，机械零件会发生应力集中和应力交变，进而引起疲劳裂纹和疲劳破坏。

因此，在疲劳分析中，需要对循环载荷进行精确的统计和计算，以准确评估零件在实际工作条件下的疲劳性能。

3. 疲劳强度分析疲劳强度是指材料在循环加载作用下能够承受的最大载荷水平。

机械系统中的摩擦与磨损机理分析摩擦和磨损是机械系统运行中的普遍现象，对于机械设备的性能和寿命都有着重要的影响。

理解摩擦和磨损机理，对于改善机械系统的运行效率和延长设备寿命具有重要意义。

本文将从摩擦的基本概念开始，深入分析摩擦与磨损的机理。

一、摩擦的基本概念摩擦是指处于接触状态的两个物体因相对运动而引起的阻碍运动的力。

在机械系统中，摩擦不可避免地产生，并且会引起能量损失和表面磨损。

摩擦力的大小与材料的性质、表面形态和润滑条件等因素密切相关。

摩擦力的大小可以用摩擦系数来表示，摩擦系数的大小取决于物体之间的接触情况和材料的特性。

例如，金属材料之间的摩擦系数通常较小，而金属与非金属材料之间的摩擦系数较大。

此外，物体表面的粗糙度也会影响摩擦系数的大小，表面越光滑，摩擦系数越小。

二、摩擦的机理与分类摩擦的机理与接触状态和表面形态有关。

一般来说，摩擦可以分为干摩擦和润滑摩擦两种类型。

干摩擦是指在无润滑介质作用下的摩擦。

在干摩擦条件下，物体表面粗糙度和形态决定了摩擦的特性。

当两个物体粗糙度相似且表面之间存在较大的接触面积时，摩擦力较大。

而当物体表面光滑度较高或表面接触区域较小时，摩擦力较小。

此外，在干摩擦条件下，还存在着“附着摩擦”和“切削摩擦”的区别。

附着摩擦是指物体表面粗糙度发生变形接触，产生短时间的摩擦力。

而切削摩擦是指物体表面粗糙度间的相互剪切产生的摩擦力，主要由于表面形态的不同而导致。

润滑摩擦是指在有润滑介质作用下的摩擦。

润滑介质可以减小物体表面间的接触，并降低摩擦力。

常见的润滑介质有液体和固体两种形式。

在液体润滑条件下，摩擦系数较小，润滑膜的形成对减小摩擦力有重要作用。

而在固体润滑条件下，固体润滑剂填充物体表面间的空隙，减小物体之间的直接接触，从而减小摩擦力。

三、磨损的机理与分类磨损是指机械设备在长期运行过程中，表面材料的逐渐损失。

磨损的机理与摩擦密切相关。

常见的磨损形式有磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。

粘着磨损当摩擦副两对偶表面作相对滑动时，由于粘着致使材料从一个表面转移到另一表面或材料从表面脱落而引起的磨损现象，统称粘着磨损。

1．磨损机理由于摩擦副两对偶表面间实际接触面积很小，接触点应力很高，接触点温度有时高达1000℃，甚至更高，而基体温度一般较低，因此一旦脱离接触，其接触点温度便迅速下降（一般情况下接触点高温持续时间只有几ms)。

摩擦副对偶表面处于这种高温和高应力状态下，润滑油膜、吸附膜或其它表面膜则发生破裂，使接触微峰产生粘着，随后在滑动中粘着点被剪断。

由于相对运动使表面膜破坏更严重、更易粘着。

这种粘着、剪断、再粘着的交替过程就构成了粘着磨损。

粘着点的剪断位置决定粘着磨损的严重程度，按粘着磨损的严重程度，可将粘着磨损分为以下几类（设摩擦副的两个基体A与B以及粘着点AB的抗剪强度依次为τA、τB、τAB，其中τA＜τB。

(1)轻微磨损若τAB＜τA＜τB,则剪切发生在粘着．界面，材料转移极微，磨损很轻。

通常在金属表面具有氧化膜、硫化膜以及其它表面膜时，发生此种粘着磨损，如缸套一活塞环副的正常磨损。

(2)徐抹若τA＜τAB＜τB ,则剪切发生在A的表面浅层内，被剪切下的材料涂抹在B的表面上，并形成很薄的涂层，随后变为A材料之间的摩擦。

由于表层的冷作硬化，剪切仍发生在A的浅表层，其磨损程度比轻微磨损略大，摩擦因数与轻微磨损相当，如重载蜗杆一蜗轮副的磨损常为此种情况（蜗轮表面的铜涂抹在蜗杆表面上）。

(3)擦伤若τA＜τB＜τAB，则剪切发生在A的亚表层内（有时也发生在B的亚表层内），被剪切下的材料转移到B 表面上而形成粘着物，这些粘着物又擦伤A表面，如内燃机中铝活塞一缸套副常发生这种粘着磨损。

(4)胶合若τA<τB<τAB，且接触点局部温度较高和接触应力很大，则剪切发生在一方或双方基体较深层处，这时表面将沿着滑动方向呈现明显的撕脱。

这是一种危害性极大的磨损（容易发展变为咬死），有时会突然发生，所以一定要预防。

航空发动机磨损机理分析及寿命评估航空发动机是飞机的心脏，负责为飞机提供动力。

然而，随着使用时间的增长和使用次数的增多，航空发动机的磨损会逐渐加剧，从而影响其性能和寿命。

因此，了解航空发动机磨损的机理，并评估其寿命，对于确保飞机的安全和可靠性具有重要意义。

一、航空发动机磨损机理分析1.磨损的概念磨损是指在接触面上由于相对运动而导致的材料表面物质的逐渐丧失。

在航空发动机中，磨损是由于高温、高速、高压、腐蚀等因素的作用，导致材料表面的微小颗粒逐渐脱落而形成。

2.磨损的分类根据磨损形式的不同，磨损可以分为以下几种类型：（1）磨粒磨损：由于常温下颗粒杂质或高温下氧化产物的存在，使工作表面与磨料之间产生碰撞和磨擦，从而引起被磨损部分的材料脱落。

（2）表面疲劳磨损：在高速、高频率的疲劳循环作用下，工作表面出现因微小裂纹逐渐扩展引起的磨损。

（3）腐蚀磨损：由于化学介质的作用，使材料表面出现腐蚀，导致材料的表面产生颗粒状脱落，引起磨损。

3.磨损机理在航空发动机中，磨损主要是由于以下因素的共同作用所引起的：（1）高速、高温、高压的气流对叶片等工作表面的冲蚀作用。

（2）燃烧产物对高压涡轮和热门结构材料的腐蚀作用。

（3）磨损颗粒的积累和覆盖。

（4）机械振动和冲击、疲劳循环等。

4.磨损形态航空发动机中常见的磨损形态有以下几种：（1）划痕：指叶片和盘根等工作表面的表面产生细微划痕，进一步加剧表面磨损情况。

（2）点蚀：指机械表面出现颗粒状的点蚀，容易引起裂纹的扩展。

（3）抛光：指工作表面因反复摩擦而使表面光滑度提高，进一步加剧表面磨损情况。

二、航空发动机寿命评估寿命评估是指对航空发动机进行寿命预测和寿命评估，旨在确保发动机长期安全、可靠地运行。

由于航空发动机的寿命评估受到多种因素的影响，因此需要采取一些先进的技术手段，如结构预测、时变可靠性评估、损伤容限和定期检查等。

1.结构预测结构预测是预测航空发动机各部件的寿命，并对各部件进行安排和调度。

机械轴承磨损机理分析引言机械轴承是现代机械工业中不可或缺的组成部分，用于支撑旋转设备。

然而，随着使用时间的增长，机械轴承会经历各种磨损，这对设备的可靠性和寿命产生了负面影响。

因此，深入了解机械轴承的磨损机理对于维护设备的正常运转至关重要。

本文将针对机械轴承的磨损机理进行分析。

一、摩擦磨损机理1.1 润滑磨损机械轴承在高速旋转时，可产生高温和高压，这会导致润滑剂的挥发。

润滑油的挥发会导致润滑膜的破裂，从而使金属之间直接接触，引起金属摩擦磨损。

此外，当润滑剂的黏度不足时，也会导致润滑效果不佳，增加机械轴承的摩擦磨损。

1.2 磨粒磨损机械轴承在长时间的运转中，会产生磨粒，这些磨粒会嵌入机械轴承中形成微小的凹痕，进而加剧机械轴承的摩擦磨损。

磨粒的来源可以是机械轴承零件自身的磨损，也可以是外部进入的杂质进而破坏润滑膜，引发机械轴承的磨损。

二、疲劳磨损机理机械轴承在频繁加载和解载的工况下，会发生疲劳磨损。

疲劳磨损是由于材料的应力和载荷超过其疲劳极限，导致材料内部微小裂纹的形成和扩展。

这些微小裂纹在运行中不断扩展并最终导致材料的疲劳破裂。

因此，合理设计和控制机械轴承的负荷是减少疲劳磨损的关键。

三、腐蚀磨损机理3.1 酸性腐蚀磨损机械轴承在恶劣环境下，如高温、高湿等条件下，易受到酸性物质侵蚀。

酸性腐蚀会导致机械轴承表面的金属被蚀去，引起材料的腐蚀磨损。

因此，防止机械轴承接触酸性物质是减少腐蚀磨损的有效措施。

3.2 电化学腐蚀磨损当机械轴承在电解液中运行时，电解液中的电解质会与机械轴承表面产生电化学反应，引起表面材料的腐蚀磨损。

在这种情况下，合理选择电解液和防腐润滑剂，可以减少机械轴承的电化学腐蚀磨损。

四、其他因素对磨损机理的影响4.1 温度对磨损的影响温度是机械轴承磨损的重要因素之一。

当温度过高时，机械轴承的润滑剂会分解和蒸发，导致润滑效果不佳，进而加剧机械轴承的磨损。

因此，合理控制机械轴承的运行温度，选择适当的润滑剂，可以减少磨损。

磨损的类型磨损机理表面疲劳磨损形成及影响因素磨损实际是接触表面随着时间增加和载荷作用损伤的累积过程。

自然界中不论机械零件，还是人造关节都存在着磨损。

可以说，磨损无处不在。

它直接影响着机器的运转精度和寿命。

据统计,每年全世界生产总值的近五分之二被摩擦磨损消耗掉了。

因此，开展系统的摩擦学设计，尽量减少或消除磨损，对人类具有重大意义。

前苏联学者进一步较全面地提出了区分磨损类别的方法。

他将磨损分为三个过程，依次为表面的相互作用两体摩擦表面的相互作用可以是机械的或分子的。

机械作用包括弹性变形、塑性变形和犁沟效应，可以是两体表面的粗糙峰直接啮合引起的，也可以是夹在中间的外界磨粒造成的。

表面分子的作用包括相互吸引和粘着，前者作用力小于后者。

表面层的变化在表面摩擦的作用下，表面层将发生机械的，组织结构的及物理的和化学的变化，这是由于表面变形、摩擦温度和环境介质等因素的影响造成的。

表面层的塑性变形会使金属冷作硬化而变脆，反复的弹性变形会使金属出现疲劳破坏。

摩擦热引起的表面接触高温可以使表层金属退火软化，而接触后急剧冷却将导致再结晶或固溶体分解。

外界环境的影响主要表现为介质在表层的扩散，包括氧化和其他化学腐蚀作用，因而会改变金属表面层的组织结构。

表面层的破坏形式有擦伤、点蚀、剥落、胶合、微观磨损。

近年来的研究普遍认为, 按照不同的机理对磨损来进行分类是比较恰当的。

通常可将磨损划分为个基本类型粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损和腐蚀磨损。

虽然这种分类还不十分完善, 但概括了各种常见的磨损形式。

磨损机理通常从机理上可以把磨损分为粘着磨损，磨粒磨损，表面疲劳磨损，侵蚀磨损，腐蚀磨损和热磨损等。

粘着磨损相对运动的表面因存在分子间的吸引而在表面的微观接触处产生粘着作用，当粘着作用的强度大于材料内部的联接强度时，经过一定周期的接触就会产生磨损。

粘着磨损的磨损度常常是压力的函数，低压软表面或高压下都会产生严重的粘着磨损。

对于可以认为是同类材料的摩擦副表面，磨损常数趋于较大值，因为粘着作用的实质是原子或分子间产生了融合。

磨损基本概念磨损是零部件失效的一种基本类型.通常意义上来讲,磨损是指零部件几何尺寸〔体积〕变小.零部件失去原有设计所规定的功能称为失效.失效包括完全丧失原定功能；功能降低和有严重损伤或隐患,继续使用会失去可靠性及安全性和安全性.1、磨损的分类:按照表面破坏机理特征,磨损可以分为磨料磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损等.前三种是磨损的基本类型,后两种只在某些特定条件下才会发生.磨料磨损：物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物〔包括硬金属〕相互摩擦引起表面材料损失.粘着磨损：摩擦副相对运动时,由于固相焊合作用的结果,造成接触面金属损耗.表面疲劳磨损：两接触表面在交变接触压应力的作用下,材料表面因疲劳而产生物质损失.腐蚀磨损：零件表面在摩擦的过程中,表面金属与周围介质发生化学或电化学反应,因而出现的物质损失.微动磨损：两接触表面间没有宏观相对运动,但在外界变动负荷影响下,有小振幅的相对振动〔小于100μm〕,此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末,因此造成的磨损称为微动磨损2、表征材料磨损性能的参量为了反映零件的磨损,常常需要用一些参量来表征材料的磨损性能.常用的参量有以下几种：<1>磨损量由于磨损引起的材料损失量称为磨损量,它可通过测量长度、体积或质量的变化而得到,并相应称它们为线磨损量、体积磨损量和质量磨损量.<2>磨损率以单位时间内材料的磨损量表示,即磨损率I=dV /dt <V为磨损量,t为时间〕.<3>磨损度以单位滑移距离内材料的磨损量来表示,即磨损度E=dV/dL <L为滑移距离〕.<4>耐磨性指材料抵抗磨损的性能,它以规定摩擦条件下的磨损率或磨损度的倒数来表示,即耐磨性=dt/dV或dL/dV.<5>相对耐磨性指在同样条件下,两种材料〔通常其中一种是Pb-Sn合金标准试样〕的耐磨性之比值,即相对耐磨性εw=ε试样/ε标样.摩擦基本概念当物体与另一物体沿接触面的切线方向运动或有相对运动的摩擦趋势时,在两物体的接触面之间有阻碍它们相对运动的作用力,这种力叫摩擦力.接触面之间的这种现象或特性叫"摩擦".摩擦有利也有害,但在多数情况下是不利的,例如,机器运转时的摩擦,造成能量的无益损耗和机器寿命的缩短,并降低了机械效率.因此常用各种方法减少摩擦,如在机器中加润滑油等.但摩擦又是不可缺少的,例如,人的行走,汽车的行驶都必须依靠地面与脚和车轮的摩擦.在泥泞的道路上,因摩擦太小走路就很困难,且易滑倒,汽车的车轮也会出现空转,即车轮转动而车厢并不前进.所以,在某些情况下又必须设法增大摩擦,如在太滑的路上撒上一些炉灰或沙土,车轮上加挂防滑链等.3．〔个人或党派团体间〕因彼此厉害矛盾而引起的冲突.|| 也作磨擦.摩擦种类摩擦的类别很多,按摩擦副的运动形式摩擦分为滑动摩擦和滚动摩擦,前者是两相互接触物体有相对滑动或有相对滑动趋势时的摩擦,后者是两相互接触物体有相对滚动或有相对滚动趋势时的摩擦；按摩擦副的运动状态摩擦分为静摩擦和动摩擦,前者是相互接触的两物体有相对运动趋势并处于静止临界状态时的摩擦,后者是相互接触的两物体越过静止临界状态而发生相对运动时的摩擦；按摩擦表面的润滑状态,摩擦可分为干摩擦、边界摩擦和流体摩擦.摩擦又可分为外摩擦和内摩擦.外摩擦是指两物体表面作相对运动时的摩擦；内摩擦是指物体内部分子间的摩擦.干摩擦和边界摩擦属外摩擦,流体摩擦属内摩擦.干摩擦摩擦副表面直接接触,没有润滑剂存在时的摩擦.常用库仑摩擦定律表达摩擦表面间的滑动摩擦力F、法向力N和摩擦系数f间的关系：f=F/N.钢对钢的f值在大气中约为0.15～0.20,洁净表面可达0.7～0.8.根据英国的F.P.鲍登等人的研究,极为洁净的金属〔表面上的气体用加热、电子轰击等方法排除〕在高真空度的实验条件下,表面接触处被咬死,f值可高达100.这种极为洁净的金属表面一旦与大气相接触便立即被污染或氧化,从而使f值显著下降.静摩擦的测定方法有倾斜法和牵引法.①倾斜法：把重力为N的欲测物体放在对偶材料的斜面上,逐渐增加斜面的倾角,测得物体开始滑动时的倾角θ<摩擦角>,由此求得摩擦系数f=tgθ.②牵引法：把重力为N 的欲测物体放在对偶材料的平面上,以力P牵引,物体开始滑动时的力F就是最大的静摩擦力〔此时F=P〕,由此求得摩擦系数f=F/N.接触面粗糙程度决定摩擦力大小动摩擦可在各类型试验机上〔如往复式摩擦磨损试验机、旋转圆盘-销式摩擦磨损试验机和四球式摩擦试验机〕测定,为此在试验机上装设测定摩擦力或摩擦力矩的机构,先测出摩擦力,而后换算出摩擦系数.常见的测量方法有杠杆法、弹簧法和电测法等.测定时需要确保清洁,否则会影响所测的摩擦力.边界摩擦和流体摩擦边界润滑状态下的摩擦称为边界摩擦.边界摩擦系数低于干摩擦系数.边界摩擦状态下的摩擦系数只取决于摩擦界面的性质和边界膜的结构形式,而与润滑剂的粘度无关.流体润滑状态下的摩擦称为流体摩擦.这种摩擦是流体粘性引起的.其摩擦系数较干摩擦和边界摩擦为低.。

磨损与形貌测量一）磨损机理根据近年来的研究，人们普遍认为按照不同的磨损机理来分类是比较恰当的，通常将磨损划分为四个基本类型：粘着磨损；磨粒磨损；表面疲劳磨损；腐蚀磨损；微动磨损。

虽然这种分类还不十分完善，但它概括了各种常见的磨损形式。

例如：腐蚀磨损是表面和含有固体颗粒的液体相摩擦而形成的磨损，它可以归入磨粒磨损。

微动磨损的主要原因是接触表面的氧化作用，可以将它归纳在腐蚀磨损之内。

还应当指出：在实际的磨损现象中，通常是几种形式的磨损同时存在，而且一种磨损发生后住住诱发其它形式的磨损。

例如疲劳磨损的磨屑会导致磨粒磨损，而磨粒磨损所形成的新净表面又将引起腐蚀或粘着磨损微动磨损就是一种典型的复合磨损。

在微动磨损过程中，可能出现粘着磨损、氧化磨损、磨粒磨损和疲劳磨损等多种磨损形式。

随着工况条件的变化，不同形式磨损的主次不同。

二）典型的磨损过程（三阶段）1、磨合磨损过程在一定载荷作用下形成一个稳定的表面粗糙度，且在以后过程中，此粗糙度不会继续改变，所占时间比率较小。

2、稳定磨损阶段经磨合的摩擦表面加工硬化，形成了稳定的表面粗糙度，摩擦条件保持相对稳定，磨损较缓，该段时间长短反映零件的寿命。

3、剧烈磨损阶段经稳定磨损后，零件表面破坏，运动副间隙增大→动载、振动→润滑状态改变→温升↑→磨损速度急剧上升→直至零件失效。

三）摩擦表面的形态分析由于摩擦现象发生在表面层，表层组织结构的变化是研究摩擦磨损规律和机理的关键，现代表面测试技术已先后用来研究摩擦表面的各种现象。

1、摩擦磨损表面形貌的分析摩擦过程中表面形貌的变化可以采用表面轮廓仪和电子显微镜来进行分析。

表面轮廓仪是通过测量触针在表面上匀速移动，将触针随表面轮廓的垂直运动检测、放大，并且描绘出表面的轮廓曲线。

再经过微处理机的运算还可以直接测出表面形貌参数的变化。

目前常用的表面微观形貌分析设备为扫描电子显微镜。

电子扫描的图像清晰度好，并有立体感，放大倍数变化范围宽(20-20000倍)，检测范围亦较大。

表面摩擦失效磨损失效机理
表面摩擦失效是指在固体材料表面受到摩擦作用时，表面出现磨损或失效的现象。

表面摩擦失效的主要机理包括以下几种：
1. 粘着磨损：当两个表面在接触和相对运动时，由于表面间的接触压力使得局部的温度和压力升高，导致表层材料软化，发生粘接和剥离。

剥离的材料会形成微小颗粒，当摩擦继续进行时，这些颗粒会进一步磨损表面。

2. 磨粒磨损：在摩擦过程中，可能会存在一些外来物质或者磨料颗粒，在固体表面与摩擦物体之间起到磨料的作用，直接磨损表面。

3. 疲劳磨损：由于重复的应力作用，材料表面可能会发生裂纹的产生和扩展，最终导致表面失效。

4. 腐蚀磨损：在摩擦过程中，如果固体材料表面受到化学腐蚀的作用，会导致表面的受损和失效。

以上机理可能会同时发生，相互作用，导致表面的摩擦失效。

为了减少表面摩擦失效，可以采取表面处理、润滑剂使用、改变材料性质等方法。

砂轮磨损机理
砂轮磨损的机理如下：
1、氧化磨损：这是由于磨料在高温下发生氧化作用，导致磨料表面逐渐消耗的过程。

常见的磨料包括氧化物、碳化物和氮化物，其中氧化物磨料在空气中相对稳定，但其他磨料的表面会在高温下发生氧化作用，从而逐渐消耗。

2、磨粒磨损：当磨粒发生严重磨损时，磨粒顶部表面会出现明显的磨损面。

这种磨损是由于磨粒与被磨削工件之间的摩擦产生的。

3、破碎磨损：随着砂轮工作时间的延长，其切削能力逐渐降低，最终不能正常磨削、不能达到规定的加工精度和表面质量。

这主要是因为砂轮表面磨粒的损耗，包括磨粒的钝化、破碎和脱落。

4、塑性磨损：这种磨损主要取决于工件材料的热硬度。

当砂轮的切屑在磨粒前刀面上的热硬度大于磨粒接触区的热硬度时，磨粒会发生塑性磨损。

5、扩散磨损、塑料磨损和热应力损害也是造成砂轮磨损的原因之一，这些因素涉及到磨削过程中的物理和化学变化，以及砂轮材料和工件材料之间的相互作用。

机械零部件的磨损分析与寿命预测在机械设备中，零部件的磨损是一个不可避免的问题。

磨损会导致设备性能下降，甚至引起设备故障。

因此，对机械零部件的磨损进行分析和寿命预测显得尤为重要。

一、磨损机理分析机械零部件的磨损机理可以从力学和材料两个角度来分析。

在力学方面，机械零部件在正常工作状态下受到的载荷会引起应力集中，进而导致局部磨损。

而在材料方面，机械零部件的材料硬度、强度、耐磨性等特性会直接影响其磨损程度。

因此，通过对机械零部件的载荷和材料特性进行研究，可以有效分析磨损机理。

二、常见零部件的磨损形式1. 摩擦磨损摩擦磨损是机械零部件最常见的磨损形式之一。

当两个零部件相对运动时，由于摩擦力的作用，表面出现磨损。

摩擦磨损可分为表面磨损和体积磨损两种形式。

表面磨损主要是由于颗粒的切削和磨料的折弯引起，而体积磨损则是由于材料粒子的疲劳和断裂引起。

2. 磨粒磨损磨粒磨损是指机械零部件表面由于磨粒的滚动、切削和击击作用导致磨损。

这种磨损形式常见于采矿设备和研磨机械等领域。

磨粒磨损的特点是磨损速度快、表面粗糙度高。

3. 疲劳磨损疲劳磨损是由于机械零部件在交变载荷下引起的疲劳破坏。

在往复运动或震动条件下，机械零部件会经历周期性的应力变化，最终导致裂纹的产生和扩展。

疲劳磨损的寿命预测是机械零部件设计和改进的重要内容之一。

三、寿命预测方法1. 经验公式法经验公式法是一种简化的寿命预测方法，常用于对一些常见零部件进行寿命评估。

该方法基于对大量实验数据的统计分析，通过建立零部件的失效模式及与之相关的参数的关系来预测其寿命。

2. 数值模拟方法数值模拟方法是一种通过计算机模拟机械零部件在不同工况下的应力、变形等物理量来评估其寿命的方法。

数值模拟方法可以更精确地预测机械零部件的磨损寿命，但需要大量的计算资源和较高的技术水平。

3. 统计分析方法统计分析方法利用统计学理论对机械零部件的失效数据进行分析，通过建立数学模型来评估其寿命。

该方法在样本大且数据完备的情况下能够提供较为准确的寿命预测结果。

机械零件的磨损 - 粘着磨损机理粘着磨损又称为粘附磨损，是指当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时，由于粘着作用，接触表面的材料从一个表面转移到另一个表面所引起的磨损。

根据零件摩擦表面的破坏程度，粘着磨损可分为轻微磨损、涂抹、擦伤、撕脱和咬死等五类。

1．粘着磨损机理擦副的表面即使是抛光得很好的光洁表面，但实际上也还是高低不平的。

因此，两个金属零件表面的接触，实际上是微凸体之间的接触，实际接触面积很小，仅为理论接触面的1％～1‰。

所以即使在载荷不大时，单位面积的接触应力也很大，如果当这一接触应力大到足以使微凸体发生塑性变形，并且接触处很干净，那么这两个零件的金属面将直接接触而产生粘着。

当摩擦表面发生相对滑动时，粘着点在切应力作用下变形甚至断裂，造成接触表面的损伤破坏。

这时，如果粘着点的粘着力足够大，并超过摩擦接触点两种材料之一的强度，则材料便会从该表面上被扯下，使材料从一个表面转移到另一个表面。

通常这种材料的转移是由较软的表面转移到较硬的表面上。

在载荷和相对运动作用下，两接触点间重复产生“粘着一剪断一再粘着”的循环过程，使摩擦表面温度显著升高，油膜破坏，严重时表层金属局部软化或熔化，接触点产生进一步粘着。

在金属零件的摩擦中，粘着磨损是剧烈的，常常会导致摩擦副灾难性破坏，应加以避免。

但是，在非金属零件或金属零件和聚合物件构成的摩擦副中，摩擦时聚合物会转移到金属表面上形成单分子层，凭借聚合物的润滑特性，可以提高耐磨性，此时粘着磨损则起到有益的作用。

2．减少或消除粘着磨损的对策摩擦表面产生粘着是粘着磨损的前提，因此，减少或消除粘着磨损的对策就有两方面。

(1)控制摩擦表面的状态摩擦表面的状态主要是指表面自然洁净程度和微观粗糙度。

摩擦表面越洁净，越光滑，越可能发生表面的粘着。

因此，应当尽可能使摩擦表面有吸附物质、氧化物层和润滑剂。

例如，润滑油中加入油性添加剂，能有效地防止金属表面产生粘着磨损；而大气中的氧通常会在金属表面形成一层保护性氧化膜，能防止金属直接接触和发生粘着，有利于减少摩擦和磨损。

模具磨损机理及耐磨性研究概述模具是工业生产中常用的工具，用于成型、冲压、塑料注射等工艺过程。

在长期的使用中，模具会受到磨损的影响，降低了工作效率和产品质量，因此模具耐磨性的研究和优化对于提高工业生产效率具有重要的意义。

本文将介绍模具磨损的机理和耐磨性研究的相关内容，包括模具磨损的分类、磨损机理及其影响因素、耐磨性的评价方法和提高模具耐磨性的途径等。

模具磨损的分类模具磨损可分为表面磨损和内部磨损两种类型。

表面磨损是指模具表面的磨损现象，主要是由于摩擦和磨料的作用导致表面金属的剥落和磨损。

内部磨损是指模具内部的磨损现象，主要是由于内部应力和工作载荷导致模具内部的裂纹和变形，进而引起附着剂的剥离和内部材料的磨损。

磨损机理及其影响因素模具的磨损机理主要包括磨料磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。

1.磨料磨损：当工作件表面含有硬颗粒、尖锐角状物体或砂粒等时，与模具表面产生摩擦和剪切就会导致模具表面的磨损。

磨料的硬度、颗粒形状和表面粗糙度都会影响磨损的程度。

2.疲劳磨损：当模具在工作中反复受到动载荷的作用时，会引起模具表面的微裂纹。

这些微裂纹随着使用时间和次数的增加而扩展，最终导致模具的疲劳破坏。

3.腐蚀磨损：模具在特殊工况下可能会遭受酸、碱、氧化物等化学物质的腐蚀，导致表面的金属被侵蚀和磨损。

模具磨损的影响因素主要有材料硬度、表面质量、工作温度、工作载荷和润滑情况等。

较硬的材料能够抵抗磨损，光滑、均匀的表面能减少摩擦和磨损，高温和高载荷会加剧模具的磨损，良好的润滑方法能够减少磨损的发生。

耐磨性的评价方法为了评价模具的耐磨性，通常采用一些标准化的试验方法进行实验研究。

最常用的评价方法是磨损试验，常见的试验方法包括滚动磨损试验、滑动磨损试验和冲击磨损试验等。

通过试验，可以获得模具材料在不同工况下的磨损量、磨损速率以及模具寿命等参数，从而评价模具的耐磨性水平。

此外，还可以使用金相显微镜和扫描电镜等测试手段来观察和分析模具磨损的形貌和微观结构变化，从而进一步研究模具的磨损机理。

第三章磨损及磨损机理概述物体摩擦外表上的物质，由于外表相对运动而不断损失的现象称磨损。

在一般正常工作状态下，磨损可分三个阶段：a.跑合〔磨合〕阶段：轻微的磨损，跑合是为正常运行创造条件。

b.稳定磨损阶段：磨损更轻微，磨损率低而稳定。

c.剧烈磨损阶段：磨损速度急剧增长，零件精度丧失，发生噪音和振动，摩擦温度迅速升高，说明零件即将失效。

〔如图3.1〕机件磨损是无法防止的。

但，如何缩短跑合期、延长稳定磨损阶段和推迟剧烈磨损的到来，是研究者致力的方向。

影响磨损的因素很多，例如相互作用外表的相对运动方式(滑动，滚动，往复运动，冲击)，载荷与速度的大小，外表材料的种类，组织，机械性能和物理-化学性能等，各种外表处理工艺，外表几何性质(粗糙度，加工纹理和加工方法)，环境条件(温度、湿度、真空度、辐射强度、和介质性质等)和工况条件(连续或间歇工作)等。

这些因素的相互影响对于磨损将产生或正或负的效果，从而使磨损过程更为复杂化。

磨损过程涉及到许多不同的学科领域，由于具有跨学科的性质，至今还很难将它的规律解释清楚。

已经有很多学者对磨损进行了大量的研究。

如20世纪20年代，汤林森提出了分子磨损的概念，他认为两个粗糙外表在接触摩擦过程中相互接近，而一个外表上的原子被另一个外表俘获的现象就是磨损。

霍尔姆在上述基础上作了进一步的发展，他指出摩擦材料的压缩屈服极限σb(即硬度)对耐磨性的影响很大。

50年代初，奥贝尔(Oberle)从表层材料的机械破坏着眼，联系“切削”过程来解释磨损，他认为影响磨损的主要因素除硬度H外，还有材料的弹性模量E。

处在弹性极限内的，变形越大，机械破坏越少，并提出用模数(m＝E/H×105)来反映材料的耐磨性，m值高则耐磨性好。

冯(Feng)提出了机械性质相近的两外表上机械嵌锁作用导致界面上既粘连又犁削的观点。

布洛克(Blok)认为软钢外表变得粗糙和发生塑性变形，是由于应力过高而引起的。

拉宾诺维奇认为外表能与材料硬度之比，对于磨损是一个重要因素，它可能影响磨屑的大小。