7075鋁合金扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動磨損行為研究.pdf

1、根據(jù)接觸副間相對運(yùn)動方式的不同,球／平面接觸條件下的微動可以分為切向、徑向、扭動和轉(zhuǎn)動4種基本模式,目前的研究主要集中在切向微動模式。扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動是扭動微動和轉(zhuǎn)動微動的復(fù)合,常發(fā)生于回轉(zhuǎn)體部件中,但相關(guān)研究較少。開展扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動的研究,不僅豐富了微動摩擦學(xué)的理論,而且對抗工業(yè)微動損傷有著重要的意義。
　　 本文基于新型低速高精度轉(zhuǎn)動臺和六維傳感器成功研制的扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動試驗裝置,研究球／平面接觸條件下的扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動運(yùn)行行為和損傷機(jī)

2、理。論文在不同角位移幅值、傾斜角和循環(huán)周次下,對7075鋁合金與GCr15鋼球配副進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗。并在動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合光學(xué)顯微鏡(OM)、掃面電子顯微鏡(SEM)、電子能譜(EDX)和表面輪廓儀等進(jìn)行微觀分析。從動力學(xué)曲線、摩擦系數(shù)、耗散能、運(yùn)行工況圖等方面詳細(xì)討論了7075鋁合金和LZ50鋼扭動復(fù)合微動運(yùn)行行為的差異；并以7075鋁合金為研究對象,綜合比較了扭動微動、轉(zhuǎn)動微動和扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動這幾種不同基本運(yùn)行模式的異同。獲得的

3、主要結(jié)論如下:
　　 1.摩擦力-角位移幅值(Ft-θ)曲線可以用來表征扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動的動力學(xué)特性。通過大量的試驗研究,得到了三種基本的Ft-θ曲線類型:直線型、橢圓型和平行四邊形型。
　　 2.建立了7075鋁合金扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動的運(yùn)行工況微動圖(RCFM),發(fā)現(xiàn)隨傾斜角的增大,7075鋁合金的混合區(qū)和滑移區(qū)向小角位移幅值方向移動。
　　 3.7075鋁合金扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動的摩擦系數(shù)和摩擦耗散能強(qiáng)烈依賴于傾斜角、角位移幅

4、值和循環(huán)次數(shù)。
　　 4.7075鋁合金和LZ50鋼扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動磨損的運(yùn)行行為存在明顯差異,即扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動強(qiáng)烈依賴于材料性質(zhì)。
　　 5.角位移幅值一定時,7075鋁合金扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動的磨損量隨傾斜角的增大而增大,扭動微動時磨損量最小,轉(zhuǎn)動微動的磨損量最大。
　　 6.研究表明傾斜角、角位移幅值和循環(huán)周次強(qiáng)烈地影響7075鋁合金扭轉(zhuǎn)復(fù)合微動的磨損行為,主要的損傷特征如下:
　　 a)部分滑移區(qū):磨痕呈環(huán)狀,

5、接觸區(qū)中心粘著且無損傷,損傷僅發(fā)生在接觸區(qū)邊緣的圓環(huán)上,磨痕呈非對稱性；磨損機(jī)制主要為輕微的氧化磨損和磨粒磨損；此時微動白層已形成,但未見裂紋向基體內(nèi)擴(kuò)展。
　　 b)混合區(qū):磨痕黏著區(qū)縮小,損傷區(qū)的磨損加重,磨痕非對稱性增加；隨循環(huán)次數(shù)的增加,相對運(yùn)動狀態(tài)由部分滑移轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆?；磨損發(fā)生在微滑區(qū)內(nèi),磨損機(jī)制主要為氧化磨損、磨粒磨損和剝層；剖面分析發(fā)現(xiàn)有明顯的傾斜裂紋向基體內(nèi)部擴(kuò)展。
　　 c)滑移區(qū):整個接觸區(qū)均發(fā)生