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工业中的实际微动现象十分复杂,接触方式各式各样,目前尚无统一分类方法,以球/平面接触模型为例,根据不同的相对运动方向,微动可分为4种基本运行模式:切向(平移式)、径向、转动和扭动微动。但绝大多数研究集中在平移式(切向)微动,关于回转(转动、扭动)微动的报道极少。目前,对工程应用最广泛的钢铁材料的转动微动运行和损伤特性缺乏系统认识。车轴是高速列车安全行车关键部件之一,其损伤直接关系到列车运行安全,转动微动是其复杂微动损伤中的其中一种。因此,本文对转动微动的运行和损伤机理的研究不仅具有重要的理论意义,也有重要的工程应用价值。本论文采用球/平面接触方式,进行了LZ50车轴钢和工业纯铁在不同法向载荷(5N、10N、20N)和转动角位移幅值(θ=0.125°、0.25°、0.5°)与GCr15滚珠轴承钢球配副对磨时的转动微动磨损试验。在详细分析微动接触条件下动力学的基础上,结合扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)、电子能谱(EDX)和表面轮廓仪对磨痕进行微观分析,探讨了转动微动的运行行为和磨损机制,得出以下结论:1.LZ50钢和工业纯铁的转动微动运行特性可以用摩擦力-转动角位移幅值(F_t-θ)曲线描述。结果表明,与切向微动类似,转动微动的F_t-θ曲线也呈三种基本型:直线型、椭圆型和平行四边型;2.当较大法向载荷或较小转动角位移幅值时,两种材料的F_t-θ曲线呈现为闭合直线型,微动运行于部分滑移区;随着法向载荷的减小或转动角位移幅值的增大,F_t-θ曲线为宽扁平行四边型,微动处于滑移区。研究表明,法向载荷和转动角位移幅值对转动微动的运行行为有重要影响;在本试验参数下,研究发现两种材料的转动微动均未出现混合区。3.在部分滑移区,LZ50钢和工业纯铁的摩擦系数曲线经过较短跑合阶段后迅速爬升至最大值,随后保持稳定并处于较低位;在滑移区,摩擦系数曲线则有爬升、下降和趋于稳定三个阶段;滑移区的稳定摩擦系数高于部分滑移区。工业纯铁在部分滑移区和滑移区的摩擦系数均高于LZ50钢,这与接触界面间的塑性变形有关。4.LZ50钢和工业纯铁在部分滑移区的转动微动磨痕表现为中心黏着、接触边缘发生微滑的环状特征,材料损伤轻微。在滑移区,两种材料在磨痕中心区域均观察到“隆起”现象。磨痕中心的“隆起”可能是材料在转动微动模式下塑性流动在接触中心累积的结果,滑移区的磨损机制主要为磨粒磨损、剥层和氧化磨损。