扭动微动磨损的研究进展和现状_蔡振兵_朱旻昊

核 动 力 工 程Nuclear Power Engineering第30卷 第5 期 2 0 0 9 年10月V ol. 30. No.5 Oct. 2 0 0 9文章编号：0258-0926(2009)05-0067-05I-800合金微动磨损特性研究张晓宇1，任平弟1, 2，李长香3，蔡振兵1，朱旻昊1（1. 西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室，成都，610031；2. 西南交通大学，生命科学与工程学院，成都，610031；3. 中国核动力研究设计院，成都，610041）摘要：使用PLINT 微动磨损试验机研究了核电材料I-800合金在常温、法向载荷为50 N 和80 N 、位移幅值2~40 μm ，圆柱交叉接触模式下的切向微动磨损特性。

结果表明，在相同载荷下，随位移幅值增加，I-800合金微动运行经历了从部分滑移区向混合区和滑移区的规律性转变。

混合区和滑移区的摩擦系数高于部分滑移区。

部分滑移区微动磨损轻微，接触区域边缘的微滑区出现微裂纹；滑移区磨损严重，磨痕面积和磨损体积较大；混合区磨屑聚集滞留现象明显。

I-800合金的微动磨损机制以摩擦氧化和磨粒磨损为主要特征。

关键词：核电材料；微动磨损；I-800合金中图分类号：TL329，TL353+. 13 文献标识码：A1 引 言微动是接触界面发生的微小振幅（微米量级）的相对运动，通常发生在振动环境下近似紧配合构件的接触表面。

微动可导致接触表面的磨损，引起构件咬合、松动，噪声增加及形成污染源，甚至导致材料表层裂纹的萌生和扩展，使零部件的使用寿命显著降低[1]。

在核电系统中，微动源导致的紧配合和间隙配合件的微动损伤现象大量存在。

蒸汽发生器是核电关键设备，微动损伤是导致其失效的重要原因之一。

防止蒸汽发生器的破损，是核能工程的重大课题[2,3]。

I-800合金具有高热强性、良好的耐蚀性和抗氧化能力等特点，广泛应用于核电和航空航天等领域。

文献研究显示，对I-800合金的研究目前主要集中在均匀腐蚀、应力腐蚀和疲劳等[4~6]方面，针对高温微动损伤及其机理的研究较少。

AZ31B镁合金在不同温度下的微动磨损行为万幸芝;刘新龙;王梦婕;蔡振兵;彭金方;朱旻昊【期刊名称】《机械工程材料》【年(卷),期】2018(042)007【摘要】采用球/平面接触方式在自制的试验设备上对AZ31B镁合金进行切向微动磨损试验,研究了AZ31B镁合金在20,100,200,300℃下的微动磨损行为,并分析了其磨损机制和摩擦氧化作用.结果表明:在不同试验温度下,镁合金的微动主要通过滑移来实现;随着试验温度的升高,上升阶段时的摩擦因数增大,摩擦因数到达峰值和稳定阶段所需的循环次数减小;随着试验温度的升高,AZ31B镁合金的磨损体积和摩擦副的总磨损体积均先减小后增大,200℃时,AZ31B镁合金的磨损体积最小;在微动磨损过程中,AZ31B镁合金磨痕表面的摩擦氧化起主导作用;当试验温度低于200℃时,AZ31B镁合金磨痕表面形成了铁的氧化物转移膜,磨损体积随试验温度的升高而减小,但在300℃时,铁的氧化物转移膜被破坏,磨损体积增大.【总页数】6页(P6-11)【作者】万幸芝;刘新龙;王梦婕;蔡振兵;彭金方;朱旻昊【作者单位】西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室摩擦学研究所,成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都 610031;西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室摩擦学研究所,成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都 610031;西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室摩擦学研究所,成都 610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都 610031【正文语种】中文【中图分类】TH117.3【相关文献】1.作为可生物降解植入体替代材料的热轧AZ31B镁合金的磨损行为 [J], 李永立;赵中伟2.AZ31B镁合金及其纳米复合材料的滑动磨损行为 [J],M.SRINIVASAN;C.LOGANATHAN;M.KAMARAJ;Q.B.NGUYE;M.GUPTA;R.NAR AYANASAMY3.织构化AZ31B镁合金在不同温度下的成形极限 [J], 黄光胜;张华;高孝云;宋波;张雷4.作为可生物降解植入体替代材料的热轧AZ31B镁合金的磨损行为 [J], 李永立;赵中伟5.织构化AZ31B镁合金在不同温度下的成形极限 [J], 黄光胜;张华;高孝云;宋波;张雷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

接触载荷对7075铝合金扭转复合微动摩擦学行为的影响沈明学;杨莎;周琰;蔡振兵;朱旻昊【摘要】On an advanced dual-rotary fretting rig, the dual-rotary fretting (DRF) wear behavior of 7075 Al alloy flat against GCr15 steel ball was investigated with various contact loads. Thus, the effect of contact load on the DRF wear behavior was examined. Based on the analysis of the frictional kinetics and the observation of wear morphologies, the damage characteristics of 7075 Al alloy were discussed in detail. The results show that the fretting regimes change with the variation of the contact load, the gross slip regime and mixed fretting regime of dual-rotary fretting are postponed, and the mixed fretting regime is broadened slowly. Under the same fretting regime, the Ft/Fn presents a same trend of evolution with the increase of the cycles, while the effect is insignificant with the increase of contact load. The value of Ft/Fn decreases with the increase of the contact load. With the increase of the contact load, the fretting is more approachable to control by torsional fretting component under a higher contact load, obviously accompanies with detachment. The wear mechanisms of DRF are mainly abrasive wear, oxidative wear and delamination.%在新型扭转复合微动试验机上,以7075铝合金平面/GCr15钢球配副为研究对象,研究不同接触载荷对7075铝合金扭转复合微动磨损行为的影响.在动力学特性分析的基础上结合磨痕形貌微观观察,研究7075铝合金扭转复合微动的磨损机理.结果表明:接触载荷明显地改变微动运行区域,随着接触载荷的增加,微动推迟进入混合区和滑移区,且混合区逐渐扩大；在相同的微动运行区域内,Ft/F系数随循环次数增加的变化趋势受接触载荷的影响不大,但Ft/Fn系数随着法向接触载荷的增加依次降低；在其它参量不变的情况下,接触载荷越大,微动更趋向于受扭动微动分量控制,表面损伤伴随着明显的剥落.扭转复合微动的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(022)012【总页数】7页(P3327-3333)【关键词】7075铝合金;扭转复合微动;接触载荷;磨损行为【作者】沈明学;杨莎;周琰;蔡振兵;朱旻昊【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都610031【正文语种】中文【中图分类】TH117.3实际工况中的微动现象十分普遍且复杂，往往是多种基本模式耦合作用的结果[1]。

第43卷　第9期2009年9月 西　安　交　通　大　学　学　报J OU RNAL O F XI ′AN J IAO TON G UN IV ERSIT YVol.43　№9Sep.2009收稿日期:2009Ο02Ο18.　作者简介:蔡振兵(1981-),男,博士;朱旻昊(联系人),男,教授,博士生导师.　基金项目:国家“973计划”资助项目(2007CB714704);国家自然科学基金资助项目(50821063,50775192);西南交通大学创新团队培育计划资助项目(2007IR T01).钢2钢接触的扭动微动磨损氧化行为研究蔡振兵,朱旻昊,张强,何莉萍,林修洲(西南交通大学摩擦学研究所,610031,成都)摘要:在空气、氧气和氮气气氛中,研究了L Z50车轴钢在法向载荷为50N 和不同角位移幅值下的扭动微动运行行为,并重点分析了其摩擦磨损特性和氧化作用机理.结果表明,当气氛中含氧量增加时,混合区和滑移区向小角位移幅值方向移动,摩擦扭矩随循环周次的变化曲线分别为跑合、上升和稳定阶段,当气氛中含氧量增加时,上升阶段缩短,稳定阶段提前,摩擦扭矩值则越低.在部分滑移区,损伤比较轻微,在混合区和滑移区,扭动微动磨损机制为磨粒磨损和剥层,并伴随明显的塑性变形.摩擦氧化在扭动微动接触界面不仅增加了界面滑移,而且产生的氧化磨屑不易排出接触区,因此有利于减少磨损.关键词:摩擦磨损;微动磨损;扭动微动;摩擦氧化中图分类号:T H11713;T G174　文献标志码:A 文章编号:0253Ο987X (2009)09Ο0086Ο05Oxidation Behaviors of Steel 2to 2Steel Contact under Torsional Fretting WearCA I Zhenbing ,ZHU Minhao ,ZHAN G Qiang ,H E Liping ,L IN Xiuzhou(Tribology Research Institute ,Sout hwest Jiaotong University ,Chengdu 610031,China )Abstract :On an at mo sp here 2cont rolled torsional fretting tester ,torsional f retting running behav 2iors of L Z50steel is investigated in t hree at mo sp heres (ambient air ,oxygen and nitrogen ).The result s indicates t hat t he mixed f retting regime and slip regime shift towards t he smaller angular displacement amplit ude wit h t he increasing oxygen content in t he at mo sp heres.The variation curves of f rictio n torques as f unction of t he number of cycles are defined during initial ,climbing and stable stages.Wit h t he increasing oxygen content in t he at mosp heres ,t he climbing stage is shortened ,t he stable stage arises in advance ,and t he f riction torques are reduced.The f riction torques and wear dept hs increase wit h t he increasing angular displacement amplit ude accordingly.In t he partial slip regime ,t he damage get s slighter.The wear mechanism of torsional fretting here is shown as abrasive wear and delamination accompanied wit h t he plastic deformation in t he mixed f retting and slip regimes.The interface slip is enhanced ,t he oxidative debris becomes dif 2ficult to remove ,hence t he wear is reduced due to t he t ribo 2oxidation.K eyw ords :friction and wear ;f retting wear ;torsio nal fretting ;tribo 2oxidation 扭动微动是指在交变载荷下接触界面发生微幅扭动的相对运动,大量存在于杵臼关节、球窝接头、机车车辆心盘和轮轴,以及一些旋转紧固件中[1Ο3].长期的微动磨损研究发现,微动接触界面具有与滑动、滚动等摩擦方式不同的氧化行为,其中钢的氧化磨屑通常呈鲜艳的红褐色,这已成为判断微动磨损的重要判据之一[4Ο5].扭动微动磨损作为一种研究和认识较少的微动模式,其接触界面的氧化行为未见研究报导.此外,环境(如温度、湿度、气氛等)对材料的摩擦磨损性能具有显著的影响[5Ο11],尤其是在微动磨损条件下[4],因此为揭示扭动微动条件下的接触界面氧化作用机理,本文研制了可控气氛的实验装置,设计了氮气、实验室大气和氧气的气氛工况,系统研究了钢Ο钢接触下的微动运行和损伤机理.1　实验部分如图1所示,可控气氛扭动微动磨损实验装置采用球Ο平面接触方式,待测试平面试样在上方,与磨球和旋转平台相联,球中心轴与平台旋转轴高度重合(同轴度小于等于5μm ).六维力Ο力矩(F ΟT )传感器对摩擦过程中产生的力和扭矩的6个分量(F x ,F y ,F z ,T x ,T y ,T z )随循环次数变化的情况进行实时记录.实验在大气、氮气和氧气气氛中进行,空气气氛的相对湿度为(60±3)%,使用压力为12M Pa 的工业氮气、氧气作为气源,对氮气、氧气进行实验.实验时环境压强保持为1101×105Pa ,气流平稳,气密性好,实验温度为(22±3)℃.实验平面试样选用中碳钢ΟL Z50车轴钢,其中w (C )为0155%,w (Si )为0126%～0132%,w (Mn )为0178%,w (P )小于0103%,w (S )小于0103%,w (Ni )小于0130%,硬度Hv 为352,σs 为330M Pa ,将试样加工成10mm ×10mm ×20mm 的方形块,测试表面经打磨抛光至表面粗糙度R a =0102μm.对于偶件为<40mm 的GCr15钢球,其热处理状态为淬火和低温回火,Hv =876.扭动微动磨损的实验参数为:扭动角速度ω=0121rad/min ;往复扭动角位移幅值θ为011°～15°;法向载荷F n 为50N ;循环次数N 为1～1000.实验后用光学显微镜(OM ,Carl Zeiss )及扫描电镜(SEM ,Quanta 200)观察磨痕表面形貌,用EDX (EDAX Ο7760/68ME )进行磨痕和磨屑的氧化分析.图1　可控气氛扭动微动磨损实验装置2　实验结果及讨论211　运行特征分析摩擦扭矩Ο角位移(T Οθ)曲线反映了扭动微动界面的摩擦动力学特性.在扭动微动中,T 2θ曲线通常表现为3种形式:①直线型主要发生在极小角位移或较大法向载荷条件下,两接触表面间发生部分滑动,扭动主要由接触区之间的弹性变形来协调;②椭圆型的接触区中心黏着且微滑发生在接触边缘区,相对运动由弹塑性变形来协调;③平行四边形型的接触区整体处于完全滑移状态[3].在图2中,当θ=011°时,3种气氛条件下的T Οθ曲线均呈直线型,即相对运动由弹性变形协调,此时扭动微动处于部分滑移状态,微动运行于部分滑移区.当θ=0125°时,T Οθ曲线在初次循环时均呈现出椭圆状,表明接触界面发生了部分滑移,但接触界面有塑性变形发生,T Οθ曲线形状随着循环次数的增加发生改变,由椭圆型转变为平行四边形型,即由部分滑移转变为完全滑移,扭动微动运行于混合区.随着θ的继续增大,3种气氛环境中的T Οθ曲线除初期跑合阶段外,均呈平行四边形型,扭动微动处于完全滑移状态,并进入了扭动微动的滑移区,摩擦扭矩T 随着循环次数N 的增加而相应增加.可见,在含氧条件下(空气和氧气气氛),扭动微动混合区的宽度比无氧条件(氮气气氛)下窄,即滑移区和混合区的边界向小位移方向移动,说明有氧条件下微动界面更有利于相对滑动.212　摩擦扭矩分析如图3所示,扭矩变化曲线可以划分为3个阶段:①在摩擦过程的初期,由于金属材料表面吸附膜和氧化膜的作用,使得摩擦系数较低,因此为跑合阶段;②随着循环次数的增加,表面膜被去除,两摩擦副直接接触,摩擦表面在交变的压应力和剪切力作用下发生塑性变形和加工硬化,并由于摩擦副之间的黏着和犁削作用,使得摩擦扭矩随之上升;③由于磨屑参与承载,磨屑形成与排出达到相对平衡,因此摩擦扭矩变化不大,处于稳定阶段.当角位移较小时(θ=011°,见图3a ),对于含氧气氛,扭矩值随循环次数的增加而缓慢上升,第①和第③阶段没有明显区分,第③阶段的扭矩值保持在较低水平,氮气条件下的扭矩值有第①～③阶段特征,且扭矩值始终高于含氧气氛.随着角位移幅值的增大(见图3)或是随着气氛中氧含量的减少,第②阶段所持续的时间明显增加,第③阶段出现时间推迟,相应的摩擦扭矩也较高.当增加气氛的含氧量时,使得摩擦扭矩下降,且第②阶段缩短,并较早地进入扭矩的稳定阶段.因此,磨屑在不同气氛中的行为有很大差别,而且氧化是重要的因素,对微动界面的摩擦过程起重要作用,即氧化有利于减少磨损.78　第9期 蔡振兵,等:钢Ο钢接触的扭动微动磨损氧化行为研究 (a )θ=011° (b )θ=0125° (c )θ=15°图2　L Z50钢在不同条件下的T Οθ曲线(a )θ=011°(b )θ=0125°(c )θ=15°①:跑合阶段;②:上升阶段;③稳定阶段图3　L Z50钢在不同条件下的扭矩曲线(F n =50N )213　磨痕损伤分析如图4所示,在部分滑移区,3种气氛下的微动磨痕呈环状特征,即接触中心黏着,微滑发生在接触边缘,在氮气条件下,损伤较轻微,但随气氛中含氧量的增加,磨斑边缘的损伤程度逐渐递增,尤其是氧气条件下磨痕周围可观察到磨屑堆积.由于扭动微动在沿半径方向上的不同各点的相对位移不同,因此其混合区不同于切向微动,需根据形貌演变过程和T Οθ曲线共同决定.从图4a ～4c 中看出了混合区的磨痕形貌,可见在氧气和空气条件下的磨痕仍明显分为2个区域,即接触中心的黏着区和处于边缘的磨损区.不同于部分滑移区的是,磨损区的宽度随着循环次数的增加而增加,氮气条件下的磨痕在1000　(a )θ=015°(氮气)(b )θ=015°(空气)(c )θ=015°(氧气)(d )θ=15°(氮气)(e )θ=15°(空气)(f )θ=15°(氧气)图4　不同条件下L Z50钢的磨痕形貌88西　安　交　通　大　学　学　报 第43卷　次循环后的中心黏着区已很小,其中磨痕中磨屑堆积不明显,主要显示塑性变形、犁沟和剥层的特征,这说明氧化磨屑易黏着且磨痕不宜排出,而非氧化磨屑则极易排出.同时,随着环境中氧含量的增加,磨痕中磨损区的颜色越来越深,说明摩擦氧化作用愈严重.随着角位移幅值的增加,磨痕表面的损伤加剧,在滑移区,氮气条件下的磨屑排出并堆积在磨痕边缘,而空气和氧气条件下的氧化磨屑则形成了第3体层,覆盖于接触表面,其中氧气条件下的第3体层最厚.从图5中可见,随着角位移幅值的增加,磨痕深度H 单调上升,而且氮气条件下的磨损最严图5　不同角位移和气氛条件下的最大磨痕深度重.气氛中氧含量的增加,降低了磨损,这与动力学和摩擦特性的分析是一致的,即氧化有利于减少摩擦,从而降低了磨损.214　表面氧化分析图6为θ=115°时,磨痕表面铁、氧元素沿磨痕直径方向的EDX 线分布谱图.可见,在氮气条件下自接触边缘到接触中心,磨痕表面氧的含量很低且变化不大(氧的出现可能来源于原始表面的吸附氧),因此该气氛下几乎不存在摩擦氧化作用.在空气和氧气气氛下,氧元素呈“V ”型分布,氧元素在接触中心的含量极低,这与接触中心的黏着有关.沿半径方向向外到磨痕的边缘处,氧含量逐渐增加至最大值,且氧气环境下磨斑边缘的氧含量明显较空气环境中的高,氧化更严重.因此,当扭动微动处于部分滑移区和混合区时,接触区中心黏着,氧不容易进入,氧化反应被抑制.在接触区外侧的相对滑移区,越靠外相对位移值越高,产生的氧化程度也就越高,说明氧化与相对滑移量密切相关.当处于滑移区时,接触面上各点的位移与半径成正比关系,发生的氧化程度也与接触区半径呈正比. 综上所述,在扭动微动过程中的含氧气氛下,摩擦所形成的氧化磨屑不易从接触区排出,堆积的磨屑一方面充当了磨粒,另一方面也参与承载,充当固体润滑剂的作用.氧化磨屑在反复的挤压作用下,碎化并形成致密的第3体层,从而进一步降低了磨损.因此,在含氧气氛中,含氧量越高,氧化磨屑越容易产生,磨损也就越低.3　结　论(1)根据摩擦扭矩、角位移幅值曲线,在空气、氧气和氮气中,扭动微动均呈现部分滑移区、混合区和滑移区,相对于氮气,因气氛含氧,使接触界面滑移倾向增加,所以混合区和滑移区向小角位移幅值的方向移动.(2)在3种气氛条件下,稳态摩擦扭矩值随角位移的增加而增加,摩擦扭矩随循环次数的变化曲线可以分为3个阶段,即跑合阶段、上升阶段和稳定阶段.气氛中的含氧量越高,上升阶段越短,就越较快地进入稳定阶段,则摩擦扭矩值也越低.(3)在3个微动运行区域,均呈现氮气气氛下的磨损较空气和氧气下的磨损高,其中氧气条件下的磨痕深度最低.在部分滑移区,损伤相对轻微,但滑移区的磨损却最严重.在混合区和滑移区,3种气氛的扭动微动磨损机制均为磨粒磨损和剥层,并伴随明显的塑性变形.除氮气气氛外,氧化磨损也是磨损机制之一,由于氧化增加了界面滑移,产生的氧化磨屑不易排出接触区,因此有利于减少磨损. (a )氮气 (b )空气 (c )氧气图6　不同气氛中磨痕表面的元素分布(θ=115°)98　第9期 蔡振兵,等:钢Ο钢接触的扭动微动磨损氧化行为研究参考文献:[1]　蔡振兵,朱旻昊,俞佳,等.扭动微动的模拟与试验研究[J].摩擦学学报,2008,28(1):18Ο22.CA I Zhenbing,ZHU Minhao,YU Jia,et al.An exper2 imental investigation and simulation of torsional fretting mode[J].Tribology,2008,28(1):18Ο22.[2]　YU J,CAI Z B,ZHU M H,et al.Study on torsionalf retting behavior of U HMWPE[J].Applied SurfaceScience,2008,225(2):616Ο618.[3]　蔡振兵,高姗姗,何莉萍,等.聚甲基丙烯酸甲酯的扭动微动摩擦学特性研究[J].四川大学学报(工程科学版),2009,41(1):96Ο100.CA I Zhenbing,GAO Shanshan,H E Liping,et al.Study on torsional f retting characterization of polymeth2 yl2methacrylate[J].Journal of Sichuan University:En2 gineering Science Edition,2009,41(1):96Ο100.[4]　周仲荣,朱旻昊.复合微动磨损[M].上海:上海交通大学出版社,2004:3Ο10.[5]　李诗卓,董祥林.材料的冲蚀磨损与微动磨损[M].北京:机械工业出版社,1987:26Ο27.[6]　王观民,张永振,杜三明,等.不同气氛环境中钢/铜摩擦副的高速干滑动摩擦磨损特性研究[J].摩擦学学报,2007,27(4):346Ο351.WAN G Guanmin,ZHAN G Y ongzhen,DU Sanming,et al.Study on tribological behavior of steel2brass couples in different atmosphere under high speed and dry sliding[J].Tribology,2007,27(4):346Ο351.[7]　任平弟,朱旻昊,周仲荣.油、水介质对GCr15钢微动磨损特性的影响[J].西安交通大学学报,2004,38(11):1152Ο1155.REN Pingdi,ZHU Minhao,ZHOU Zhongrong.Influ2 ence of oil and water mediums on characteristics of f ret2ting wear of52100steel[J].Journal of Xi′an JiaotongUniversity,2004,38(11):1152Ο1155.[8]　刘峰璧,李续娥,谢友柏.三体磨粒磨损中摩擦副表面粗糙度预测研究[J].西安交通大学学报,1999,33(12):35Ο39.L IU Fengbi,L I Xu′e,XIE Y oubai.Roughnesses pre2diction of interacting surface for three2body abrasivewear[J].Journal of Xi′an Jiaotong University,1999,33(12):35Ο39.[9]　DAV ID N.Friction and wear behavior of engineeringmaterials in a simulated martian(CO2)environment:apreliminary study[J].Wear,2007,263(1/6):88Ο92.[10]TORU Y,PETER H.Analysis of XPS spectra of Fe2+and Fe3+ions in oxide materials[J].Applied SurfaceScience,2008,254(8):2441Ο2449.[11]樊康旗,贾建援.微机械黏着接触问题的建模和分析[J].西安交通大学学报,2006,40(11):1280Ο1284.FAN Kangqi,J IA Jianyuan.Adhesive contact modeland calculation of micro2mechanical systems[J].Jour2nal of Xi′an Jiaotong University,2006,40(11):1280Ο1284.(编辑　管咏梅)[本刊相关文献链接]松装叶片燕尾型叶根干摩擦力模型及振动响应分析.西安交通大学学报,2009,43(7):1Ο5.悬臂梁平面结合面参数的识别技术研究.西安交通大学学报,2008,42(11):1323Ο1326.二维高精度磁悬浮定位平台的研究.西安交通大学学报,2008,42(11):1377Ο1381.微滑移阻尼叶片最优正压力的影响因素分析.西安交通大学学报,2008,42(7):828Ο832.同步回转式压缩机滑片摩擦特性研究.西安交通大学学报,2008,42(7):843Ο847.同步回转式制冷压缩机的运动分析.西安交通大学学报,2008,42(6):565Ο568.内啮合转子压缩机齿间啮合效率研究.西安交通大学学报,2007,41(9):1040Ο1043.碳/碳复合材料表面聚四氟乙烯复合涂层的摩擦学性能.西安交通大学学报,2006,40(1):72Ο74.09西　安　交　通　大　学　学　报 第43卷　。

微动疲劳研究进展沈明学;彭金方;郑健峰;宋川;莫继良;朱旻昊【摘要】介绍了微动疲劳的概念和实验装置,详细综述了微动疲劳的国内外研究现状,全面地分析讨论了微动疲劳的影响因素(接触压力、滑移幅值、实验频率、摩擦力、环境、材料性质)、损伤机理、寿命评估方法和防护措施,并提出了今后研究的展望.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2010(000)012【总页数】6页(P86-91)【关键词】摩擦磨损;微动摩擦学;微动疲劳【作者】沈明学;彭金方;郑健峰;宋川;莫继良;朱旻昊【作者单位】西南交通大学,牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都,610031;西南交通大学,牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都,610031;西南交通大学,牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都,610031;西南交通大学,牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都,610031;西南交通大学,牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都,610031;西南交通大学,牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所,成都,610031【正文语种】中文【中图分类】TH117.1微动疲劳(Fretting Fatigue,FF)现象广泛存在于机械、交通、电力、航空航天,乃至生物医学工程等领域[1-4],它会加速零部件的疲劳裂纹萌生与扩展,从而明显降低服役寿命,甚至造成灾难性事故,因此微动损伤被称为工业中的“癌症”[3]。

研究表明,微动能使构件的疲劳寿命降低20%～80%,甚至更低[4]。

将微动和疲劳联系起来的报道最早始于1911年[5],Tom lin2 son[6]等于1927年开始系统性研究,1941年Warlow2 Davies[7]的研究表明,微动引起材料疲劳强度下降,由此微动疲劳开始作为一个专题被提出来。

自20世纪70年代以来,微动疲劳越来越受到国内外学者的重视[2]。

目前关于微动疲劳的研究虽不少,但均未取得重大突破,主要集中在:微动疲劳损伤机理、裂纹的萌生与扩展、对疲劳寿命的有效控制等方面。

离子渗氮／渗硫层转动微动摩擦学行为研究∗罗军;蔡振兵;莫继良;彭金方;岳文;朱旻昊【摘要】利用渗氮／渗硫复合处理在LZ50钢表面制备离子渗氮／渗硫层，在干态及不同角位移幅值下对渗层及其基体材料进行转动微动磨损试验，利用扫描电子显微镜、能谱仪和2D／3D轮廓仪对磨痕进行微观分析。

试验结果表明：渗氮／渗硫层改变了基体材料的微动运行工况图，部分滑移区和滑移区边界向部分滑移区移动，滑移区运行范围增大；在部分滑移区，渗层的摩擦因数明显低于基体材料，其损伤十分轻微；在滑移区，次表层剥落的硬质颗粒使得稳定阶段摩擦因数高于基体材料，磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。

%The surfur⁃nitrided layer on the surface of LZ50 steel was prepared by surfur⁃nitrided duplex processes. The rotational fretting wear tests of diffusion layer and substrate were carried out under different angular displacementampli⁃tudes in dry condition.The wear scars were analyzed by optical microscope,scanning electric microscope,energy dispersive spectroscopy(EDX)and 2D/3D profilometer.The experimental results show that the surfur⁃nitrided layer changes the run⁃ning condition fretting map of the substrate.The boundary between partial slip regime and slip regime moves to the partial slip regime,and the width of the slip regime is broadened.In the partial slip regime,the friction coefficient of the diffusion layer is significantly lower than that of substrate,and the damage of the diffusion layer is very slight.In the slip regime,the friction coefficient of the diffusion layer is higher than that of substrate due to hard particles peelingfrom subsurface in steady stage,and the wear mechanism of the diffusion layer is mainly abrasive wear,oxidative wear and delamination.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】6页(P19-24)【关键词】微动磨损;转动微动;摩擦学行为;离子渗氮/渗硫层【作者】罗军;蔡振兵;莫继良;彭金方;岳文;朱旻昊【作者单位】贵阳学院化学与材料工程学院材料磨损与腐蚀防护贵州省高校工程研究中心贵州贵阳550005;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;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;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;中国地质大学北京工程技术学院北京100083;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【正文语种】中文【中图分类】TH117.1转动微动作为微动运行模式的一种，是指在法向载荷作用下，对摩副在接触面上做旋转轴与接触平面平行的往复运动。

氮离子注入浓度对钛及其合金扭动微动磨损性能的影响李正阳;蔡振兵;吴艳萍;朱旻昊【期刊名称】《中国有色金属学报（英文版）》【年(卷),期】2017(027)002【摘要】通过等离子体浸没离子注入,在纯钛及Ti6Al7Ni和Ti6Al4V合金表面进行不同剂量的氮离子注入处理.采用ZrO 2球与未处理和处理的钛及其合金平面摩擦副,以小牛血清溶液作为模拟生理介质,进行扭动微动磨损试验.研究氮离子注入处理后钛及其合金表面的特征以及注入剂量对材料扭动微动性能的影响.结果表明:氮离子注入浓度和角位移幅值显着影响钛及其合金的扭动微动运行和损伤行为.随着氮离子浓度增加,扭动微动运行边界向小角位移幅值滑移,中心轻微磨损区减少.钛及其合金的磨损机理为氧化磨损、磨粒磨损和剥层,磨粒磨损是离子注入层的主要磨损机理.%Various doses of nitrogen ions were implanted into the surface of pure titanium, Ti6Al7Nb and Ti6Al4V, by plasma immersion ion implantation. Torsional fretting wear tests involving flat specimens of no-treated and treated titanium, as well as its alloys, against a ZrO2 ball contact were performed on a torsional fretting wear test rig using a simulated physiological medium of serum solution. The treated surfaces were characterized, and the effect of implantation dose on torsional fretting behavior was discussed in detail. The results showed that the torsional fretting running and damage behavior of titanium and its alloys were strongly dependent on the dose of the implanted nitrogen ions and the angular displacement amplitude . The torsional fretting runningboundary moved to smaller angular displacement amplitude, and the central light damage zone decreased, as the ion dose increased. The wear mechanisms of titanium and its alloys were oxidative wear, abrasive wear and delamination, with abrasive wear as the most common mechanism of the ion implantation layers.【总页数】12页(P324-335)【作者】李正阳;蔡振兵;吴艳萍;朱旻昊【作者单位】西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室摩擦学研究所,成都610031;西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室摩擦学研究所,成都610031;中国工程物理研究院,绵阳 621900;西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室摩擦学研究所,成都 610031【正文语种】中文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

离子渗硫层在油润滑条件下的转动微动摩擦磨损性能罗军;蔡振兵;莫继良;彭金方;朱旻昊【摘要】利用低温离子渗硫技术在LZ50钢表面制备渗硫层,在干摩擦和油润滑条件下开展不同角位移幅值的渗硫层转动微动磨损试验,并利用扫描电子显微镜、能谱仪和轮廓仪对磨斑进行微观分析.试验结果表明:与干摩擦相比,油润滑条件下离子渗硫层呈现出不同的微动运行工况图,部分滑移区和滑移区的界限向左移动,滑移区的运行范围增大;在部分滑移区,渗硫层在油润滑条件下的摩擦因数几乎不变,且明显低于干摩擦,损伤十分轻微;在滑移区,渗硫层在油润滑条件下的摩擦因数仍低于干摩擦,呈现“初始-爬升-稳定”3个阶段,其磨损机制为磨粒磨损和剥层.%The sulfurized layer was prepared on the surface of LZ50 steel by low temperature ion sulfuration technique.The rotational fretting wear tests of sulfurized layer were carried out under different angular displacement amplitudes in dry sliding and oil lubrication.The wear scars were analyzed by scanning electric microscope,energy dispersive spectroscopy and surface profilometer.The experimental results show that the sulfurized layer show different running condition fretting map in oil lubrication compared with drying sliding.The boundary between slip regime and partial slip regime moves to the left.The width of the slip regime is broadened.In the partial slip regime,the friction coefficient of the sulfurized layer in oil lubricating presents as a constant which is significantly lower than in dry sliding.And the damage of the sulfurized layer is very slight.In the slip regime,the friction coefficient of the sulfurized layer in oil lubrication exhibits ‘ initial-ascendantsteady stages',which is still lowerthan that in dry sliding.Moreover,the wear mechanism of the sulfurized layer in oil lubrication is mainly abrasive wear and delamination in the slip regime.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2017(042)007【总页数】6页(P72-77)【关键词】转动微动;离子渗硫层;复合润滑;摩擦磨损性能【作者】罗军;蔡振兵;莫继良;彭金方;朱旻昊【作者单位】贵阳学院化学与材料工程学院,材料磨损与腐蚀防护贵州省高校工程研究中心贵州贵阳550005;西南交通大学摩擦学研究所,牵引动力国家重点实验室四川成都610031;西南交通大学摩擦学研究所,牵引动力国家重点实验室四川成都610031;西南交通大学摩擦学研究所,牵引动力国家重点实验室四川成都610031;西南交通大学摩擦学研究所,牵引动力国家重点实验室四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TH117.1转动微动指在法向载荷的作用下处于接触面上的对摩副做旋转轴与接触平面平行的往复运动。

铁路车轴配合部的微动磨损
牧野泰三;蔡千华
【期刊名称】《国外铁道车辆》
【年(卷),期】2016(053)006
【摘要】介绍了为确保铁路车轴的安全而采取的防止微动磨损的措施.
【总页数】5页(P42-46)
【作者】牧野泰三;蔡千华
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】U270.331+.1
【相关文献】
1.车轴钢表面渗氮/渗硫复合层的扭动微动磨损研究 [J], 顾和根;蔡振兵;岳文;彭金方;朱旻昊
2.LZ50车轴钢微动磨损特性研究 [J], 郑健峰;罗军;彭金方;金学松;朱旻昊
3.微动磨损诱发车轴热喷涂层表层显微硬化行为特征研究 [J], 何庆复;刘伟;郭少中
4.空心和实心车轴微动磨损行为的对比研究 [J], 陈刚; 曾东方; 张艳; 鲁连涛; 宫昱滨; 张关震
5.生态环境部发展改革委工业和信息化部公安部财政部交通运输部商务部市场监管总局能源局铁路局中国铁路总公司关于印发《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》的通知 [J], 生态环境部;发展改革委;工业和信息化部;公安部;财政部;交通运输部;商务部;市场监管总局;能源局;铁路局;中国铁路总公司
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人下颌骨密质骨的复合微动磨损特性研究高姗姗;蔡振兵;朱旻昊;于海洋【期刊名称】《四川大学学报（工程科学版）》【年(卷),期】2008(040)001【摘要】针对牙种植体-密质骨界面的微动损伤,采用球/面接触方式研究人下颌骨密质骨在倾斜角为45°、两种载荷水平下的复合微动磨损行为.在分析复合微动的动力学特性的同时,结合光学显微镜(OM)、激光共聚焦扫描显微镜(LCSM)、扫描电子显微镜(SEM)对磨痕形貌进行分析,对磨屑的成分进行了测定.结果表明,下颌骨密质骨的 F-D曲线只有椭圆形和准梯形两种,复合微动最终稳态的F-D曲线均为准梯形;在高载荷的情况下骨组织出现了大量的裂纹及组织碎屑,耗散能则出现了明显的波动;下颌骨复合微动的磨损机制表现为粘着磨损、磨粒磨损、裂纹的扩展及组织碎屑润滑等共同作用的特征.【总页数】5页(P96-100)【作者】高姗姗;蔡振兵;朱旻昊;于海洋【作者单位】四川大学,口腔医学国家重点实验室,四川,成都610041;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;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;四川大学,口腔医学国家重点实验室,四川,成都610041【正文语种】中文【中图分类】R783.4;TH117.35【相关文献】1.微动摩擦条件下镍自润滑复合材料摩擦磨损特性的研究 [J], 黄菊生2.低碳钢的复合微动磨损特性研究 [J], 朱昊;李政;周仲荣3.等离子体浸没离子注入与沉积TiN/Ti复合涂层高温微动磨损特性研究 [J], 王允江;刘捍卫;张鹏程;邱绍宇;朱旻昊4.人股骨密质骨横断面的微动磨损特性研究 [J], 于海洋;蔡振兵;朱旻昊;周仲荣5.人股骨皮质骨轴面微动摩擦磨损特性研究 [J], 于海洋;蔡振兵;朱旻昊;周仲荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。