《滑動摩擦誘發的變形層組織結構演化及表征》是依託上海大學，由韋習成擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：滑動摩擦誘發的變形層組織結構演化及表征
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：韋習成
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
固體表面滑動摩擦誘發的表層塑性變形、組織結構演化與摩擦學行為的關係一直是摩擦學和材料學界重點關注的科學技術問題。本項目瞄準Cu/Sn、不鏽鋼/模具鋼和合金鋼/碳鋼三對摩擦副滑動摩擦過程中摩擦誘發的材料表層和次表層（摩擦影響層）性能、組織結構和成分的演化，在摩擦磨損性能研究的基礎上，採用三維原子探針、X-ray衍射、透射電鏡、掃描電鏡以及原子發射光譜和鐵譜等對摩擦影響層、磨屑等進行研究：分析影響層的物理力學性能演變；分析影響層組織及其晶格點陣的演化；分析影響層的原子擴散或偏聚；分析不同磨損階段磨屑與磨損狀態及與影響層的關係；結合影響層的應變狀態，分析摩擦過程中的應力應變分布特性及誘發晶粒細化和/或相變的宏微觀因素，揭示摩擦影響層演化與摩擦磨損性能和磨損失效機理，如粘著磨損的關係，為設計和研發新型摩擦學材料和智慧型塗層，改善摩擦副耐磨性和可靠性提供科學依據。
結題摘要
本項目採用立式萬能摩擦磨損試驗機和自行設計的三爪型銷試樣與圓盤試樣對摩的滑動接觸形式，對錫基軸承合金（ZChSnSb11-6）/45鋼、DC53鋼/45鋼和合金鋼/碳鋼（20CrMnTi/T10）三對、10種以上配對形式的摩擦副進行了滑動摩擦磨損試驗研究，考察了名義載荷、滑動速度、行程、表面粗糙度、乾/濕潤滑實驗條件等對摩擦學性能的影響，採用SEM和OM以及鐵譜分析了摩擦影響層的組織結構及磨痕和磨屑特徵，探討了摩擦學性能和材料力學性能的關係；在採用OM觀察摩擦影響層的組織形貌的基礎上，採用SEM+EDS分析了摩擦影響層的微觀形貌和成分；測試了磨損表面硬度和影響層的硬度梯度；採用XRD分析了磨痕區晶粒大小、點陣常數、微觀應力等及可能的相變；採用HRTEM配合HRSEM分析了從磨損表面至基體的晶粒尺寸和因摩擦剪下力所致的變形層的變形流線，並據此計算和分析了其應變梯度及與摩擦磨損性能和試驗條件的關係；採用SIMS分析了摩擦影響層中的可能的由對偶材料中的元素向配對體的摩擦影響層的原子擴散現象，證實了在滑動摩擦過程中摩擦副間可能的元素交換現象，並結合摩擦影響層的晶粒細化和嚴重塑性變形可為原子擴散提供通道這樣一個事實，分析了摩擦誘發的原子擴散行為，並探討了原子擴散對摩擦副摩擦學行為的影響，特別是粘著磨損問題；採用ABAQUS軟體模擬分析了在摩擦過程中的應力場和溫度場，進一步討論和證實了摩擦溫升加速摩擦影響層中對偶原子的擴散問題；對比分析了非金屬層（滲Cr、滲V、滲氮和滲B）對摩擦影響層組織演化導致的硬度梯度、硬化層深度和硬化機理，特別是對原子擴散行為的影響，提出了摩擦副材料本徵性能儘管嚴重影響其摩擦學性能，但要獲得良好摩擦學性能需要考慮摩擦試驗初始階段的摩擦影響層的硬化特性和結構，如原位硬化、動態相變硬化機制，進而構築與材料本徵性能參數相關的摩擦影響層結構，為摩擦學材料和表面塗層結構的選擇和設計提供依據。通過三年的研究，已發表與項目內容相關的學術論文12篇（期刊11篇，SCI源刊7篇），畢業研究生2名，在讀6名（2011.3,2012.3；2013.3, 2013.6, 2014.3, 2014.6, 2015.3）
