《複雜環境下曲面接觸扭轉微動磨損機理研究》是依託西南交通大學，由蔡振兵擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：複雜環境下曲面接觸扭轉微動磨損機理研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：蔡振兵
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
扭轉微動損傷廣泛存在於有迴轉相對運動的摩擦副中，它導致零部件磨損或局部疲勞裂紋萌生與擴展，使服役壽命大為降低，如大量的醫學植入器件、核能裝置、海洋工程裝備、武器裝備等領域失效案例。目前相關研究鮮見，急需開展扭轉微動磨損機理及其控制方法的研究。本研究擬採用數值模擬與試驗相結合的方法，研製新型高溫真空扭轉微動磨損試驗裝置，實現曲面配合條件下的扭轉微動；模擬各種複雜實驗條件，揭示不同傾斜角、角位移、應力水平、溫度、氧化氣氛條件下的損傷機理和影響因素。重點考察其摩擦氧化和第三體行為，建立扭轉微動磨損的理論模型，提出扭轉微動磨損損傷防護準則。並運用摩擦學設計思想，通過改變界面接觸方式、材料性質、設計表面織構，改變材料匹配等手段探討減緩扭轉微動損傷的途徑，為減緩曲面發生微動磨損破壞提供理論支持和技術參考。
結題摘要
本研究針對聯合基金的要求，和參研單位人員一道研發了新型高溫真空扭轉微動磨損試驗機，並開展了針對滲氮處理的鈦及鈦合金表面開展扭轉微動磨損試驗和貧鈾的切向微動磨損試驗。對真空扭轉試驗機進行升級，並且針對貧鈾及其Ti/TiN多層塗層在不同載荷條件、不同頻率條件及不同氣氛條件下，進行了切向微動磨損試驗。進行了針對304不鏽鋼及其Al2O3塗層在不同的載荷和角位移幅值下及不同的粗糙度條件下的扭動微動磨損試驗。 研究結果發現（1）氮離子注入濃度和角位移幅值顯著影響扭動微動運行和損傷行為。隨著氮離子濃度增加，扭動微動運行邊界呈現向小角度位移，中心輕微磨損區減少。（2）貧鈾在在氧氣環境下的磨損機理為氧化磨損和磨粒磨損；大氣環境下為氧化磨損、剝層和磨粒磨損；氬氣環境下也出現裂紋，且伴隨劇烈的粘著磨損；低真空環境主要為粘著磨損；高真空環境下主要為機械剝除作用，產生大量裂紋。（3）貧鈾基體和多層塗層的磨損率均隨著的載荷的增加而降低，多層塗層的存在可以有效降低貧鈾的磨損量和磨損率。（4）研究了粗糙度對扭動行為的影響，結果顯示隨著粗糙度的降低，接觸的狀況得到改善，扭矩的數值下降。 研究結果對貧鈾球的加工、保護、儲存提出了部分建議。
