华中科技大学《材料力学》课件-第11章金属的磨损.pptVIP

11.6 微动磨损 两接触面间小幅度的相对切向运动成为微动，在压紧的表面之间由于微动而发生的磨损为微动磨损； 微动疲劳三个过程：1) 塑性变形导致表面黏着，2) 黏着点脱落并发生氧化(空气中)，3) 接触区疲劳； 微动磨损粘着磨损、氧化磨损、磨料磨损，甚至还包含着腐蚀作用引起的磨损和交变载荷作用的疲劳磨损； 微动损伤区与无微动损伤区存在明显的边界，并且有大量的磨粒和黏着剥落，周界附近收到的交变切应力最大，是微裂纹源； 切应力主要取决于三个参数：接触压力、相对位移和摩擦系数。 微动裂纹往往在应力集中处形成； 从截面上看，微动裂纹起始扩展方向与表面呈35-55?； 随着表面切应力的减小，裂纹停止扩展，或者在交变拉应力作用下，改变扩展方向(垂直拉应力)。 微动磨损导致的表面损伤 左：不锈钢 右：纯Ni (2) 第十一章 金属的磨损 微动磨损的影响因素 相对位移（滑动幅度） 摩擦系数 频率 残余应力 表面状态 环境因素 相对位移（滑动幅度） 相对滑移幅度增加，微动磨损增大； 相对滑移幅度与接触压力有关； 频率 对于给定的循环周期，低频率下，材料的体积磨损量大， 与氧化膜的形成与破坏有关。 残余应力 可能损伤机制之一:表面疲劳，因此残余应力对微动疲劳有影响， 划痕深度随着表面拉应力增加而增加，随着表面压应力增加而减小 微动疲劳表面磨痕深度与残余应力的关系. 微动磨损与循环次数的关系 预防措施 改进设计：消除相对运动、减小应力集中、增加正应力或者尽量减少连接接头； 喷丸增加表面粗糙度、产生加工硬化和残余压应力； 表面改性技术：1）通过化学热处理和表面轰击引入外来原子(如渗碳、渗氮、渗锌和离子注入等)，2）材料在一定环境中表面发生反应(如氧化，磷化处理), 3) 镀膜(如电镀、离子镀、PVD，CVD等)； 表面隔离方法，如两摩擦面插入低弹性模量的材料。 润滑。 11.7 接触疲劳 接触疲劳：表面接触压应力长期反复作用下引起的一种表面疲劳现象； 损坏形式：接触表面上出现深浅不一的针状或痘状凹坑,或较大面积的表面压碎； 常见于滚动轴承、铁轨和齿轮等零件。 疲劳寿命分散性大 第十一章 金属的磨损 (1) 华中科技大学《材料力学》 摩擦在人类文明的进展中发挥了及其重要的作用； 早期人类的两个重要发现：摩擦生火、滚动比滑动更省力； 摩擦在人们日常生活和工业活动中发挥重要作用； It aids in starting the motion of a body, changing its direction, and subsequently stopping it. Without friction, we could not readily move about, grip objects, light a match, or perform a multitude of other common daily tasks. Without friction, most threaded joints would not hold, rolling mills could not operate, and friction welding would obviously not exist. Without friction, we would hear neither the song of the violin nor the squeal of the brake. 摩擦需要消耗能量，对于运动物体需要不断补充能量才能维持运动； 据统计，发达国家10%的能耗用于克服摩擦力； 克服摩擦力做的功将主要转化为热能。 摩擦还将导致磨损。 为了减少摩擦产生的热和磨损，诞生了润滑。 11.1 摩擦的概念 摩擦(广义)：动能逐渐损失的现象。 ?内摩擦(内耗)、粘滞摩擦、表面摩擦和固体摩擦均属于摩擦范畴。 两个相互接触的物体或物体与介质在外力作用下，发生相对运动，或者具有相对运动的趋势时，在接触表面上产生的阻碍作用称为摩擦； 本课程只涉及固体摩擦。 阻碍相对运动的力为摩擦力，方向为沿接触面的切线方向，与运动方向相反； 摩擦系数?=F/P，F为摩擦力，P为施加在摩擦面上的法向压力； 良好润滑的轴承，?为0.03；干摩擦，?为0.5-0.7；真空中洁净表面金属，?可能大于5； 步行时?为0.2-0.3，冰面/鞋?小于0.05； 按照两接触面运动方式，分为：滑动摩擦和滚动摩擦； 11.1 摩擦和磨损的概念 除外力外，摩擦与表面状态有关； 包括：表面硬度、表面粗糙度、表面洁净程度、表面偏析、重构、表面化学吸附和化合物生成也有影响