蛇纹石粉体的磨损自修复特性与机理研究

论文摘要

磨损是导致机械零件失效的主要原因,如何早期修复摩擦表面出现的磨损,延长机械设备的工作寿命和维修周期是当前研究的热点。近来出现的金属表面微损伤原位动态自修复技术（也称之为在线磨损自修复材料技术）非常引人注目,它通过对磨损表面微损伤的不拆卸原位动态修复,达到预防或抑制摩擦部件失效的目的,开展此项研究具有重要意义和广阔的应用前景。本论文利用MMU-5G屏显式材料端面高温摩擦磨损试验机,自制以羟基硅酸镁为主要成分的蛇纹石粉体作为自修复添加剂,选择不同的添加剂浓度、摩擦磨损时间、载荷和温度,实验研究了不同条件下蛇纹石粉体对45#钢/45#钢摩擦副摩擦磨损特性的影响。借助SEM和EDS等材料测试手段,对45#钢试样磨损表面的形貌和成分等进行了分析,并且对蛇纹石粉体的磨损自修复机理进行了初步探讨。实验结果表明,常温实验条件下,当载荷为200 N、蛇纹石添加量为5%时,45#钢试样磨损表面上形成厚度约为6μm,光滑且致密的自修复膜;高温实验条件下,蛇纹石粉末在45#钢磨损表面形成自修复膜的时间缩短。此外,蛇纹石粉末的添加能够有效改善45#钢/45#钢摩擦副的高温摩擦性能,而且,温度越高,对摩擦性能的改善程度越显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 摩擦学
• 1.2.1 摩擦
• 1.2.2 磨损
• 1.2.3 润滑
• 1.2.4 金属材料摩擦学特点
• 1.3 表面工程
• 1.3.1 表面工程简介
• 1.3.2 常见表面工程技术
• 1.3.3 金属材料表面工程
• 1.4 金属自修复技术的发展
• 1.4.1 自修复技术
• 1.4.2 自修复技术的突出表现
• 1.5 蛇纹石
• 1.5.1 蛇纹石概述
• 1.5.2 蛇纹石矿物结构
• 1.5.3 蛇纹石的工艺特性
• 1.5.4 蛇纹石的用途
• 1.5.5 蛇纹石自修复剂的研究现状
• 1.6 本论文工作
• 第2章 实验方法与设计
• 2.1 实验材料
• 2.2 蛇纹石粉体制备
• 2.2.1 试验仪器介绍
• 2.2.2 制备方法
• 2.3 添加剂的制备方法
• 2.4 摩擦磨损实验设备
• 2.4.1 适用范围
• 2.4.2 试样制备
• 2.4.3 实验参量
• 2.5 磨损试样的处理
• 2.6 分析方法
• 2.7 本章小结
• 第3章 蛇纹石粉体的结构与微观形貌
• 3.1 XRD 分析
• 3.2 蛇纹石粉末TEM 分析
• 3.2.1 蛇纹石形貌分析
• 3.2.2 蛇纹石能谱分析
• 3.3 本章小结
• #钢的常温磨损自修复作用'>第4章 蛇纹石对45^#钢的常温磨损自修复作用
• 4.1 载荷对蛇纹石粉体磨损自修复作用的影响
• 4.1.1 载荷为100 N 时的磨损表面形貌和磨损失重
• 4.1.2 载荷为200 N 时的磨损表面形貌和磨损失重
• 4.1.3 载荷为300 N 时的磨损表面形貌和磨损失重
• 4.1.4 不同载荷下蛇纹石磨损自修复作用分析
• 4.2 磨损时间对蛇纹石磨损自修复作用的影响
• 4.2.1 不同磨损时间的磨损试样表面形貌和磨损失重
• 4.2.2 不同磨损时间的磨损试样表面成分分析
• 4.3 浓度对蛇纹石磨损自修复作用的影响
• 4.3.1 蛇纹石粉体含量不同时的磨损形貌与摩擦性能
• 4.3.2 不同蛇纹石添加量的磨损表面成分分析
• 4.3.3 蛇纹石自修复膜形貌观察与成分分析
• 4.4 本章小结
• #钢的高温磨损自修复作用'>第5章 蛇纹石对45^#钢的高温磨损自修复作用
• 5.1 高温磨损表面摩擦性能分析
• 5.2 高温磨损表面形貌分析
• 5.3 高温磨损剖面形貌分析
• 5.4 蛇纹石自修复膜形貌观察及成分分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 蛇纹石粉体磨损自修复机理初探
• 6.1 几种常见的自修复机理
• 6.1.1 软金属自修复机理
• 6.1.2 金属化合物自修复机理
• 6.1.3 非金属化合物自修复机理
• 6.1.4 矿物微粉自修复机理
• 6.2 蛇纹石自修复剂的作用机理分析
• 6.3 展望
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简介