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磁场干涉条件下不同磁性材料摩擦磨损性能研究

作　者: 郭浩
导　师: 张永振
学　校: 河南科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 直流磁场磁场强度 45钢 2A12-T4铝合金摩擦磨损
分类号: TM271
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文以铁磁性材料45钢和非铁磁性材料2A12-T4铝合金为研究对象，在直流磁场条件下，采用自制的MPV-1500型摩擦磨损试验机，分别以45钢自配副、2A12-T4铝合金自配副、2A12-T4铝合金销与45钢环为摩擦副，研究不同载荷、磁场强度、滑动速度等参数对铁磁性材料以及非铁磁性材料摩擦磨损性能的影响，同时利用三维形貌仪、能谱仪、扫描电子显微镜等仪器对不同材料的磨损表面进行了微观分析。具体内容如下：研究了磁场对不同磁性材料的摩擦磨损性能的影响，结果表明：对于铁磁性材料，与无磁场相比，施加磁场能使45钢的磨损率降低、摩擦系数减小，表明施加磁场能改善铁磁性材料摩擦性能；对于非铁磁性材料，与无磁场相比，施加磁场使2A12-T4铝合金销的磨损率、摩擦系数升高，摩擦磨损性能恶化。研究了载荷对不同材料的摩擦磨损性能的影响，结果表明：在相同的速度、磁场强度条件下，载荷增加均能使摩擦副磨损率增加，摩擦系数升高。对于含磁性材料的摩擦副（45钢自配副以及铝合金与45钢配副），磁场存在时摩擦性能较好；对于非铁磁性材料配副(铝合金自配副)，磁场存在时摩擦性能较差。研究了速度对不同材料的摩擦磨损性能的影响，结果表明：在载荷，磁场强度相同的条件下，速度增加均能使摩擦副磨损率增加，摩擦系数降低，对于含磁性材料的摩擦副（45钢自配副以及铝合金与45钢配副），磁场存在时摩擦性能较好；对于非铁磁性材料配副的摩擦副(铝合金自配副)反而相反。研究了磁场对不同组织（退火与淬火）45钢销摩擦磨损性能的影响，结果表明：施加直流磁场，无论是退火45钢还是淬火45钢，一定范围内都能使之摩擦系数减少，磨损率降低。退火45钢受磁场影响较大，淬火45钢受磁场影响较小。二者磨损机制均为无磁场时主要为磨粒磨损，有磁场时主要为粘着磨损。通过扫描电镜和能谱仪等对不同材料磨损表面进行表征，结果表明：磁场的施加使铁磁性材料表面有较多磨屑，然而非铁磁性材料2A12-T4铝合金磨损表面磨屑较少。施加直流磁场能使铁磁性材料磨损氧含量明显增加，使磨粒磨损比例变小，同时吸附较多的磨屑，改善了铁磁性材料的摩擦磨损性能；然而直流磁场的施加恶化了非铁磁性材料2A12-T4铝合金摩擦磨损性能，磨损表面含氧量没有明显变化。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第1章前言  9-23
  1.1 摩擦学的发展  9-10
  1.2 干摩擦学的研究现状  10-11
  1.3 磁场条件下摩擦学的研究现状  11-18
    1.3.1 磁场影响金属摩擦磨损的研究现状  11-12
    1.3.2 磁场施加方式  12-14
    1.3.3 磁场条件下影响摩擦磨损的因素  14-15
    1.3.4 磁场减磨的观点  15-18
  1.4 磁学知识与理论  18-21
    1.4.1 磁场参数  18-19
    1.4.2 磁场理论  19-21
  1.5 本课题研究内容及意义  21-23
第2章实验方法  23-31
  2.1 试验设备  23-27
    2.1.1 主机  23-24
    2.1.2 磁场施加装置  24-25
    2.1.3 磁场电路  25-26
    2.1.4 退磁装置  26-27
    2.1.5 磁场吸力的测量  27
    2.1.6 转矩转速的测量  27
  2.2 实验材料  27-29
    2.2.1 材料的选择  27-29
    2.2.2 试样的加工  29
  2.3 实验方法  29-30
    2.3.1 磨损率的计算  29
    2.3.2 摩擦系数的计算  29-30
    2.3.3 微观分析  30
  2.4 小结  30-31
第3章不同磁性材料摩擦磨损性能  31-44
  3.1 铁磁性材料配副的摩擦磨损试验结果与分析  31-34
    3.1.1 磁场对 45 钢销摩擦磨损性能的影响  31-32
    3.1.2 载荷对 45 钢销摩擦磨损性能的影响  32-33
    3.1.3 速度 45 钢销摩擦磨损性能的影响  33-34
  3.2 非铁磁性材料配副的摩擦磨损试验结果与分析  34-38
    3.2.1 磁场对 Al 合金自配副摩擦磨损性能的影响  34-35
    3.2.2 载荷对 Al 合金销/Al 合金环摩擦磨损性能的影响  35-37
    3.2.3 速度对 Al 合金销/Al 合金环摩擦磨损性能的影响  37-38
  3.3 非铁磁性材料与铁磁性材料配副的摩擦磨损试验结果与分析  38-41
    3.3.1 磁场对 Al 合金销/45 钢环的摩擦磨损性能的影响  38-39
    3.3.2 载荷对 Al 合金销/45 钢环的摩擦磨损性能的影响  39-40
    3.3.3 速度对 Al 合金销/45 钢环的摩擦磨损性能的影响  40-41
  3.4 不同组织在磁场条件下摩擦磨损性能分析  41-43
    3.4.1 不同组织在磁场条件下磨损率分析  41-42
    3.4.2 不同组织在磁场条件下摩擦系数分析  42-43
  3.5 小结  43-44
第4章磁场影响金属材料磨损机制分析  44-62
  4.1 不同磁性材料磨损表面分析  44-51
    4.1.1 45 钢销磨损表面分析  44-48
    4.1.2 高低载荷的 45 钢磨损表面分析  48-50
    4.1.3 高低速度的 45 钢磨损表面分析  50-51
  4.2 Al 合金销磨损表面分析  51-58
    4.2.1 有无磁场的 45 钢磨损表面分析  51-52
    4.2.2 高低载荷的铝合金销磨损表面分析  52-56
    4.2.3 高低速度的 2A12 铝合金磨损表面分析  56-58
  4.3 不同摩擦副宏观表面分析  58-59
  4.4 不同组织表面分析  59-61
    4.4.1 不同组织磨损表面分析  59-60
    4.4.2 不同组织磨损次表面分析  60-61
  4.5 小结  61-62
第5章结论与展望  62-64
  5.1 结论  62
  5.2 展望  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
研究生期间学术成果  68

磁场干涉条件下不同磁性材料摩擦磨损性能研究

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