GCr15钢和FALEX钢在干态及脂润滑条件下微动磨损白层对比研究

论文摘要

白层是在摩擦副表面形成的相对于基体材料不易浸蚀、在光学显微镜下无明显特征的硬化层。有关微动白层的研究主要集中在干态下白层的形成机理及其对后续摩擦磨损的影响,迄今在润滑脂条件下白层形成机制研究未见报道。本论文着重对比研究脂润滑条件和干态下白层的初始形成和演变行为以及润滑脂对白层和磨损的影响。本论文的研究对进一步了解和掌握脂润滑条件下微动磨损特性具有一定的学术价值。本文在PLINT高精度液压伺服式微动磨损试验机上,采用球/平面接触模式,在干态及脂润滑条件下,对GCr15钢和Falex钢进行了微动磨损试验。借助光学显微镜(OM)、激光共焦扫描显微镜(LCSM)、扫描电子显微镜(SEM)等分析测试仪器,系统研究了GCr15钢和Falex钢在干态及脂润滑下的微动白层形成机理及白层对后续磨损行为的影响特性。本研究取得的主要结果和结论如下:GCr15钢在摩擦磨损过程中表面形成明显的白层组织,在其它试验条件相同的情况下,GCr15钢干态下微动白层的形成速度明显快于脂润滑条件下的白层形成速度。GCr15钢在脂润滑条件下的摩擦系数明显比干态下的低,且达到最大摩擦系数的循环周次要滞后,润滑脂的存在可以有效地减小磨损。在油和白层的共同作用下,有效地降低了摩擦系数,减小了磨损。Falex钢在干态及脂润滑条件下具有和GCr15钢相似的结论,只是脂润滑条件下白层的产生更加滞后,且磨损较GCr15钢小。润滑脂对于高硬度的Falex钢具有更好的润滑作用,可以减小摩擦,减少磨损。表面切应力的大小强烈影响着微动白层的形成,切应力愈大,白层愈易产生,同时,高切应力亦是白层被破坏的主要原因,白层的形成是个动态平衡过程。润滑条件下表面切应力τ仍是微动白层形成和发展的主要控制因素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 微动摩擦学概述
• 1.1.1 基本概念
• 1.1.2 微动分类
• 1.1.3 微动破坏实例
• 1.1.4 微动损伤的防护
• 1.2 白层概述
• 1.2.1 摩擦学白层研究中的争论
• 1.2.2 白层对磨损过程的影响
• 1.3 润滑条件下的微动白层研究现状
• 1.4 本文研究意义及内容
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 试验方法
• 2.1 试验装置和试验材料
• 2.1.1 试验装置
• 2.1.2 试样材料
• 2.2 试验参数
• 2.3 分析及测量仪器
• 第3章 GCr15钢在干态及脂润滑下的微动白层形成行为
• 3.1 微动白层的产生与循环周次的变化规律分析
• 3.2 微动白层的硬度随循环周次的变化规律
• 3.3 白层对摩擦系数及后续磨损的影响分析
• 3.3.1 摩擦系数变化分析
• 3.3.2 磨损情况分析
• 3.4 微动白层的形成条件
• 3.5 本章小结
• 第4章 FALEX钢微动磨损白层研究
• 4.1 微动白层在干态及脂润滑条件下的形成规律
• 4.2 摩擦系数与白层产生的对应关系分析
• 4.3 微动白层的形成条件
• 4.4 本章小结
• 第5章 对比与分析
• 5.1 两种材料的白层形成及演变对比分析
• 5.1.1 干态下的白层形成比较
• 5.1.2 脂润滑条件下的白层初始形成对比
• 5.2 白层与摩擦系数关系的对比分析
• 5.3 磨损对比
• 5.4 白层形成条件对比研究
• 5.5 本章小结
• 结论
• 研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文