论文部分内容阅读
扭动微动磨损是在交变载荷作用下发生在相互接触表面的角位移幅值极小的往复运动。扭动微动现象广泛存在于航空业、生物摩擦学、机车零部件等各个工业领域中,不易察觉,但是危害损伤性极大。另外本文所用铝合金型材以其轻便、强度高等特点广泛应用于航空航天等领域中,特别是钢铝连接的接触形式广泛存在于螺栓接触面之间。因此,系统研究5083铝合金/GCr15钢球、7050铝合金/GCr15钢球的扭动微动损伤特性以及运行规律,对于工程应用具有重要意义。本文在配置高精度低速往复转动台的CETR UMT-2型多功能摩擦磨损试验机上进行实验,采用球(GCrl5钢球)—平面(铝合金平面)接触模型,分别探讨了角位移幅值、法向载荷、循环次数等参数对5083铝合金以及7050铝合金扭动微动特性的影响。在摩擦扭矩时变曲线分析的基础上,用光学显微镜、扫描电子显微镜、EDX能谱、Nanomap500DLS双模式轮廓仪等微观分析手段来深层探讨两种材料扭动微动磨损的损伤机制。最后再对两种铝合金的扭动微动动力学曲线以及磨斑损伤形貌进行对比分析。论文的主要工作和研究结论有：1.在扭动微动条件下,5083铝合金以及7050铝合金的动力学T～θ曲线具有相似的运行规律,均随着角位移幅值的增加依次运行于部分滑移区、混合滑移区以及完全滑移区。论文同时建立了两种铝合金的运行工况微动图,分析了法向载荷以及角位移幅值对于两种材料磨损状况的影响。2.建立了5083铝合金在不同的法向载荷、角位移幅值条件下的摩擦扭矩时变曲线以及摩擦耗散能曲线,在部分滑移区摩擦扭矩值以及摩擦耗散能均很低,混合滑移区以及完全滑移区的摩擦扭矩值呈现三阶段的变化规律,此时的摩擦耗散能也呈现相同规律变化,但不同的是摩擦耗散能呈现不断上升的趋势。通过对5083铝合金磨斑形貌分析发现,部分滑移区损伤轻微；混合滑移区磨痕轮廓呈“W”型,损伤发生在微滑区；完全滑移区磨痕轮廓呈“U”型,磨损较严重。3.通过对7050铝合金损伤表面进行SEM扫描电镜、二维轮廓以及EDX能谱分析,深层分析了磨斑的损伤情况,在扭动微动条件下,其磨损机制主要有剥层、磨粒磨损、粘着磨损以及氧化磨损。4.对比两种铝合金的动力学T～θ曲线、磨斑二维轮廓损伤形貌图、运行工况微动图,得出两种材料的扭动微动运行规律类似,但是5083铝合金的摩擦扭矩值要比7050铝合金大,并且磨损程度也要严重的多。再由两种材料的微观组织对比分析可知,7050铝合金更易进入滑移区,因此其混合滑移区域明显比5083铝合金要小,而5083铝合金的损伤要比7050铝合金严重的多,可以得出混合滑移区是导致材料损伤的最重要的区域。