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机械运动过程中发生的摩擦磨损是导致机械零件失效的主要原因。自润滑复合材料通过固体润滑剂的“转移润滑”过程,在摩擦接触表面形成兼具承载和消耗界面剪切作用的固体润滑膜,保障零件在苛刻无油工况条件下的正常使用。由于传统的材料配方组分设计对复合材料自润滑性能提升已经达到瓶颈阶段,本文在分析接触表面微凸体棘轮效应对转移润滑过程影响的基础上,提出通过对摩擦配副表面进行微织构化处理,从而实现对表面棘轮效应的可控化设计,以期达到进一步改进材料摩擦性能的目的。选择铜基自润滑复合材料,利用激光加工技术在配副材料45#钢表面制备不同密度、不同形状和不同排列方式的微凹坑,研究微织构参数对摩擦磨损性能的影响。通过销-盘旋转摩擦磨损试验机,在不同的载荷和滑动距离下进行摩擦试验,研究不同的工况条件下表面微织构对摩擦副表面形貌变化及转移层膜分布影响。运用ABAQUS有限元分析软件建立三维模型,通过观察应力的分布来验证试验结果的准确性。主要内容总结如下:(1)采用激光打标机在45#钢表面制备排列方式不同和密度不同的微织构,研究微织构的排列方式和微织构分布密度对摩擦磨损性能的影响。结果发现,方形排列、微凹坑间距为0.4 mm时织构表面摩擦性能最好。(2)采用激光打标机在45#钢表面制作三种形状(正方形、圆形、三角形)的微织构。在HT-1000摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,验证微织构形状在相同载荷和滑动速度下对表面摩擦磨损性能的影响。结果发现:在载荷和滑动距离不变时,表面微织构的存在可以提高45#钢表面的耐磨性,不同的微织构形状对材料表面摩擦磨损性能的影响程度不同。三种微织构形状中,三角形微织构表面对摩擦磨损性能的提升效果最好,其次是正方形,圆形微织构效果最弱。复合材料和织构表面主要发生磨粒磨损。(3)以三角形微织构为代表,研究不同载荷和滑动距离下表面摩擦性能的变化。结果发现:在滑动距离固定时,改变加载机构上面的载荷,可以改变45#钢表面的摩擦磨损性能。随着载荷的增加,三角形微织构表面的耐磨性先增加后减小,载荷为10 N时,表面的摩擦性能达到最佳,45#钢表面磨损以磨粒磨损为主。在载荷固定的情况下,改变滑动距离发现表面摩擦性能也随着改变。短距离滑动下,两对偶表面都发生严重的磨损,随着滑动距离的增加,在销-盘接触表面之间形成稳定的转移材料膜,降低表面的磨损。(4)利用有限元软件ABAQUS对不同形状和载荷下微织构摩擦试验进行仿真模拟分析,研究不同形状和载荷对应力分布的影响。仿真结果显示:载荷固定不变时,三角形表面微织构的存在可以减小表面的最大接触应力,增加应力的分布面积。微织构形状一定时,改变载荷大小,观察到载荷为10 N时,盘表面的最大接触应力随着旋转时间的增加而增加。(5)将试验与仿真结果进行对比可得:不同形状微织构表面对最大应力的降低程度不同,导致对盘表面的磨损程度不同且微织构表面最大应力主要分布在微织构边缘,因此微织构边缘受到较严重的磨损。