论文摘要
以国家973课题《强氧化环境下材料的磨损机制》为依托,以环块摩擦试验机为对象,建立了高浓度过氧化氢条件下的摩擦学性能测试平台和相关试验方法,试验研究了1Cr18Ni9Ti/GCr15和1Cr18Ni9Ti/ZrO2摩擦副材料在过氧化氢介质中的摩擦学性能,为探索强氧化环境对润滑抗磨材料性能影响的研究及其防护技术提供了试验依据。本论文开展的主要研究内容和所取得的主要成果如下:1.以RB-2环块摩擦磨损试验机为对象,开展针对高浓度过氧化氢环境下的环块摩擦磨损试验机的关键部件的设计和研究。针对过氧化氢介质条件下,摩擦副出现粘着磨损,摩擦力特别大且变化大的特点,改进了摩擦试验机普遍使用的杠杆加载装置,设计了具有调心减振功能的混合加载装置,实现了系统的精确、稳定与可靠加载,同时也解决了上、下试样接触不均匀的问题;针对过氧化氢的化学特性设计了专门的介质容器,解决了防止过氧化氢飞溅导致试验机腐蚀损坏的问题;针对过氧化氢介质中环块摩擦磨损试验机特殊要求,设计出外置式摩擦力传感器结构,既保护了传感器又实现了摩擦力的精确测量。大量试验结果表明:改进设计的试验机重现性和稳定性良好,完全满足过氧化氢条件下各种材料的摩擦学试验要求。2.对1Cr18Ni9Ti/GCr15摩擦副材料在高浓度过氧化氢环境中的摩擦磨损性能进行了较系统的试验研究。通过研究发现:（?）随着载荷的增大,同一浓度下1Cr18Ni9Ti/GCr15摩擦副的摩擦系数随滑动速度增大而减小的规律变为先减小后增大;随着载荷的增加,原来在低载荷状态下表现出来的摩擦系数随溶液浓度增大而呈现出的变化规律逐步改变,甚至出现近乎相反的变化规律;（?）随载荷的增加摩擦系数增大和随载荷的增加摩擦系数减小的变化规律同时存在;滑动速度相对较高时,载荷对摩擦系数的影响比较明显,摩擦系数差别较大;（?）过氧化氢中1Cr18Ni9Ti/GCr15摩擦副的摩擦系数一般大于水中的摩擦系数;摩擦系数的变化规律与过氧化氢浓度没有严格的对应关系;（?）滑动速度、载荷和溶液浓度对1Cr18Ni9Ti/GCr15摩擦副中1Cr18Ni9Ti磨损率变化有影响。其他参数相同时,随着载荷的增加磨损率增大,但是增大的程度不同;过氧化氢中的磨损一般大于在水中的磨损;不同滑动速度下,磨损率增大的规律出现不规则波动。3.对1Cr18Ni9Ti/ZrO2摩擦副材料在高浓度过氧化氢环境中的摩擦磨损性能进行了较系统的试验研究。通过研究发现:（?）在试验载荷范围内,1Cr18Ni9Ti/ZrO2摩擦副的摩擦系数随过氧化氢浓度变化和滑动速度的变化有所变化,滑动速度对1Cr18Ni9Ti/ZrO2摩擦副的摩擦系数影响比较大;（?）在过氧化氢介质中的1Cr18Ni9Ti/ZrO2摩擦副的摩擦系数一般大于在纯水中的摩擦系数,过氧化氢浓度对1Cr18Ni9Ti/ZrO2摩擦副的摩擦系数的影响没有明显规律;（?）在过氧化氢介质中,1Cr18Ni9Ti/ZrO2摩擦副中1Cr18Ni9Ti的磨损率一般大于在纯水中的磨损率,过氧化氢浓度对磨损的影响没有明显规律,在较低滑动速度下随着过氧化氢浓度提高磨损率呈现增大的趋势;4.对比分析了1Cr18Ni9Ti/GCr15与1Cr18Ni9Ti/ZrO2两种摩擦副材料在相同试验参数（载荷、滑动速度以及过氧化氢浓度）条件下的摩擦系数与磨损率。结果表明:在本试验所设定的试验参数范围内,1Cr18Ni9Ti/ZrO2摩擦副的摩擦系数和磨损率一般情况下均大于1Cr18Ni9Ti/GCr15,但是,在较高高载荷和较高滑动速度下,摩擦学性能比较优越。