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滑动摩擦稳定性及其对载流磨损的影响

朱剑锋  
【摘要】: 本文研究了载流及非载流条件下Ti_3AlC_2陶瓷块体和碳基块体对低碳钢的滑动摩擦稳定性及其与载流磨损率的相关性。试验在盘-块式高速载流摩擦磨损试验机上进行,滑动速度为20~60m/s,法向压强为0.4-0.8MPa,载流强度为2A/mm~2。通过微凸体干涉机制建立了滑动摩擦的稳定性模型,研究了Ti_3AlC_2材料与碳基块体非载流与载流条件下滑动摩擦稳定性的表现行为及其对载流磨损的影响。 结果表明: 1、在本文所涉及的实验条件下,Ti_3AlC_2材料和碳基材料无论是非载流还是载流条件,摩擦系数在整个实验过程中都表现出随机波动性,并且其相对稳定期的波动行为服从正态分布。其标准偏差随法向压强、滑动速度和加载电流的改变而不同。摩擦过程越稳定亦即动摩擦系数的波动幅度越小,其标准偏差值越小;反之越大。 2、非载流条件下滑动速度和法向压强的改变对Ti_3AlC_2块体和碳基块体的摩擦稳定性和磨损率只有微弱的影响,而载流条件下有显著的影响;载流条件下,滑动速度越高或法向压强越小,摩擦的稳定性越低,磨损率越大,作为摩擦稳定性表征量的动摩擦系数标准偏差与载流磨损率之间存在强的线性相关性。但是,当滑动速度大于大约50m/s或者法向压强小于大约0.5MPa的情况下,Ti_3AlC_2块体的载流磨损率急剧增大。 3、Ti_3AlC_2材料和碳基材料无论是非载流还是载流条件,滑动摩擦稳定性是影响摩擦副磨损率的主要因素。尤其是载流滑动摩擦情况下,稳定性的增强可以有效地抑制载流摩擦过程中微电弧的产生,整体上降低材料的磨损率;稳定性的减弱致使摩擦过程中材料磨损表面微电弧产生,电弧烧蚀作用变大,整体上增加了材料的磨损率。 4、相对于碳基材料,Ti_3AlC_2材料在非载流和载流条件下都表现了极好的滑动摩擦稳定性,这种滑动摩擦稳定性决定了Ti_3AlC_2材料具有良好的摩擦磨损特性,是作为载流和非载流滑动摩擦副很好的选材。


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