疲劳破坏作用或脆性断裂的结果。因此，为了提高材料的耐磨性应尽量减少微观切削作用。例如降低磨粒对表面的作用力并使载荷均匀分布提高材料表面硬度降低表面粗糙度增加润滑膜厚度采郑州轻工业学院工程硕士学位论文用防尘或过滤装置保证摩擦表面清洁等。接触疲劳磨损定义接触疲劳磨损接触疲劳磨损也称表面疲劳磨损，是指滚动轴承齿轮等零件在表面接触压应力长期反复作用下所引起的种表面疲劳现象。其损坏形式是在接触表面上出现许多深浅不同的针状或点状凹坑或较大面积的表面压碎。这种损伤形式己成为降低滚动轴承，齿轮等零件使用寿命的主要原因。因疲劳而造成的剥落现象将使这类零件工作条件恶化，噪音增大，最后导致零件失效。分类和其他疲劳样，接触疲劳也是个裂纹形成和扩展过程。接触疲劳裂纹的形成也是局部金属反复塑性变形的结果。些裂纹的不断扩展，就在金属表面上产生剥落。剥落后的断口反映了接触疲劳过程。根据剥落坑外形特征，可将接触疲劳失效分为三种主要类型，即点蚀浅层剥落和深层剥落点蚀通常把深度在以下的小块剥落叫做点蚀。裂纹般起源于表面。剥落坑呈针状或点状。浅层剥落剥落深度般为。在纯滚动或摩擦力很小的情况下，次表层将承受着更大的切应力。因此，裂纹易于在该处形成。金属磨损的剥层理论认为，在法向和切向应力作用下，次表层将产生塑性变形，并在变形层内出现位错和空位，并逐步形成裂纹。当有第二相硬质点和夹杂物存在时，将加速这过程。由于基体围绕硬质点发生塑性流动，将使空位在界面处聚集而形成裂纹。般认为，裂纹沿着平行于表面的方向扩展，而后折向表面，形成薄而长的剥落片，留下浅盆形的凹坑。深层剥落这类剥落坑较深大于块大。般发生在表面强化的材料中，如渗碳钢中。裂纹源往往位于硬化层与心部的交界处过渡区。这是因为该交界处是零件强度最薄弱的地方。如果其塑性变形抗力低于该处的最大合成切应力，则将在该处形成裂纹，最终造成大块剥落。因此，可以认为这类剥落产生是由于过渡区强度不足造成的。接触疲劳磨损常发生在滚动轴承齿轮凸轮等零件上。腐蚀磨损在摩擦过程中，摩擦表面与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损称为腐蚀磨损，腐蚀可在没有摩擦的条件下形成，而相对运动消除了化学反应的生成物，接着表面第五章性能测试与结果分析又受到腐蚀，如此不断反复。实际上，大多数的磨损都以复合形式出现，即以上几种磨损相伴存在。微动磨损就是种典型的复合磨损。微动磨损发生在相对静止的摩擦副上，但须在环境振动影响下，使结合面间沿表面方向有微幅振摆，才能产生。根据可能的应用前景，本实验在三种不同烧结温度下，分别制备了基体未分散处理和已分散处理三种成分的摩擦试样，并对复合材料的摩擦磨损行为进行分析。复合材料摩擦磨损性能分析在进行磨损测试之前，首先对各试样进行跑合，以消除试样表面形态的不同而引起的误差。跑合条件为转速，时间，加载力。跑合结束后，对﹟﹟和﹟粉末在三种不同温度下烧结的试样进行摩擦磨损性能测试。磨损量分析图烧结温度与磨损量的关系曲线图显示了在﹟﹟和﹟粉末在三种温度下烧结的试样，在转速，时间下的磨损量的变化。由图可以发现以下几点﹟基体的磨损量随烧结温度的上升变化不大，而复合材料和基体的磨损量最大值均出现在烧结条件下。这是由于烧结温度较低，晶粒与晶粒之间的孔洞收缩和致密化进行不完全，因此没有达到烧结致密化，从其密度曲线也可以证实这点。郑州轻工业学院工程硕士学位论文不管是基体还是复合材料，最小磨损量均出现在，因此证明复合材料的烧结温度在比较合适。同等烧结温度下，复合材料的磨损量比基体的磨损量大。其主要原因是陶瓷相的晶须与金属基体不发生化学反应，在制备过程当中不能与基体产生良好的界面结合，因此，材料的致密度不足，引起磨损量增大晶须添加量较多，使材料的脆性增加，引起磨损量的增加。分散处理过的复合材料比没有分散处理的复合材料磨损量小，这也证明了处理过的晶须能与基体产生更好的结合，使组织更加致密，这点与公式密度曲线图是致的，由此证明分散处理的晶须可以有效的提高复合材料的密度和抗磨性。基体试样摩擦系数分析如表所述，以基体粉末﹟粉末在和三种烧结温度下，制成的材料代号分别为。图分别显示了三种材料的实时摩擦系数曲线图。图﹟试样在三种烧结温度下的摩擦系数时间曲线图第五章性能测试与结果分析由图可知基体材料的平均摩擦系数分别为,,。随着烧结温度的提高，基体的摩擦系数有所提高。说明随着烧结温度的提高，烧结试样比较致密，抗磨性较好。从摩擦系数时间曲线图中可以看出，摩擦系数波动幅度不大，比较稳定。﹟试样未分散处理复合材料在不同烧结温度下的摩擦性能分析如表所述，未分散处理的﹟粉末在和三种烧结温度下，制成的复合材料试样代号分别为。其平均摩擦系数分别为,,。图分别显示了三种材料的实时摩擦系数曲线图。图﹟试样在不同烧结温度下的摩擦系数从图中看出，经过跑合之后，没有对晶须进行分散处理的﹟试样的摩擦系数相对基体而言有些波动，并且随着烧结温度的提高，复合材料的摩擦系数有所增加。这可能是由于晶须没有进行有效的分散处理，晶须与基体的结合不紧密，因此随着基体的磨损，其中的晶须脱落下来，在接触面之间形成较硬的磨粒，随着对磨件的不断转郑州轻工业学院工程硕士学位论文动，这些脱落的晶须在摩擦面在摩擦面的移动甩出，而后又有新的晶须脱落移动甩出，从而而造成了摩擦系数的波动。而烧结温度较高的的复合材料，由于烧结致密度高，晶须与粉末基体的结合相对较好，因此，摩擦系数的波动较小，比较稳定。﹟试样已分散处理复合材料在不同烧结温度下的摩擦性能分析如表所述，已分散处理的﹟粉末在和三种烧结温度下，制成的复合材料试样代号分别为。其平均摩擦系数分别为,,。图分别显示了三种材料的实时摩擦系数曲线图。图﹟试样在不同烧结温度下的摩擦系数从图中看出，在和烧结条件下制备的﹟﹟式样，摩擦系数都不太稳定并且随着磨损时间的延长，﹟试样的摩擦系数有增大的趋势，这可能是由于烧结不完全，导致材料致密度降低，在与对磨件磨损的过程中，晶须脱落在试样表面，形成新的磨粒，使其摩擦系数增加。第五章性能测试与结果分析烧结条件下制备的﹟试样，摩擦系数稳定。复合材料摩擦系数分析图不同烧结温度下试样的摩擦系数曲线图分别为﹟﹟和﹟粉末在三种不同烧结温度下制备的复合材料的摩擦系数曲线图。从图中可以看出基体的摩擦系数随着烧结温度的提高而提高，在的烧结条件下，基体致密度较高实际密度，接近理论密度，因此抗磨能力较好。复合材料比基体的摩擦系数提高很多，在烧结温度下，已分散处理复合材料的摩擦系数比基体提高约。表明了晶须的加入可以有效的提高复合材料的耐磨性。复合材料磨损微观形貌和机理分析基体的磨损微观形貌和机理分析磨损机理郑州轻工业学院工程硕士学位论文图基体的磨损形貌图镁合金基体表面分析镁合金基体试样的磨损表面形貌如图。可以看出，在载荷，转速的磨损条件下，磨损表面有明显的沿滑动方向的犁沟图。这是由于基体与号钢对磨时，对磨盘上的硬质突起不断的犁削试样表面，形成了沿滑动方向的平行犁沟。同时在磨削过程中，观察到黑色粉末状磨屑。对磨屑进行能谱分析可知图，在磨损表面上存在三种元素，证明了随着摩擦磨损的进行，试样表面温度逐渐增高，使试样表面发生氧化而生成和等氧化物，这些氧化物的存在加剧了试样的脆性断裂，形成微裂纹，如图所示。而后随着磨损的进行而剥落，因此，随着磨损时间的延长，这些脱落的颗粒附着在两个磨损面之间，形成磨粒磨损，因此，可以看出试样摩擦面上有明显犁皱形成的沟槽，而这正是磨粒磨损的主要特征。因此，基体的磨损形式主要是氧化磨损和磨粒磨损。另外，基体存在有粘着磨损，如图所示。因为在无润滑条件下，当试样与号钢对磨环对磨时，由于接触表面会产生局部高温区，从而会使试样表面的部分材料通微裂纹第五章性能测试与结果分析过粘着作用而转移至钢对磨环表面，使试样表面存在塑性变形，出现粘着磨损。但是由于载荷较小，转速不高，所以粘着磨损不是主要磨损形式。磨损与烧结温度的关系如图为﹟粉末基体在不同烧结温度下制备的试样的微观磨损形貌。﹟试样﹟试样﹟试样图不同烧结温度下基体的磨损形貌从图中看出，试样的表面由于犁皱而形成的沟槽最浅，耐磨性最好，这说明由于合适的烧结温度能提高材料的致密化程度，从而增强基体的硬度和耐磨性，因此其磨损量也应当是最小的，这与表磨损量的曲线图是相对应的。复合材料的磨损微观形貌和机理分析粉末未分散处理的在三种烧结温度下制备的试样代号分别为和。磨损机理郑州轻工业学院工程硕士学位论文图﹟试样磨损形貌图﹟试样磨损表面分析图为﹟试样未分散处理的复合材料的微观磨损形貌。由可以看出，试样表面有沿滑动方向的犁沟，磨削后肉眼观看，磨损面表面堆积着许多的黑色粉末，微观形貌观察图到磨损面表面堆积着些磨粒，其中有断裂的晶须，因此认为﹟试样的磨损机制主要是磨粒磨损，对磨损表面进行能谱分析如图，结果也显示磨屑中既有金属的氧化磨损和等氧化物，又有碳化硅的脱落物。因此，综合起来，磨损机制主要是磨粒磨损和氧化磨损。由于晶须含量较多，较硬的晶须分散在试样表面，承载了大部分载荷，使机体金属的粘着磨损不明显，磨粒磨损和脆性剥落所占的份量逐渐变大。同时试样的磨损量比基体的大，具体原因描述如下由于﹟试样加入了较硬的晶须，试样与对磨环接触后，坚硬的晶须则凸出于材料表面而承受大部分载荷，避免镁合金基体与对磨环直接接触，从而提高复合材料的硬度和耐磨性。但是，加入的陶瓷增强第五章性能测试与结果分析体晶须在未经分散处理时，存在过多的团聚现象，阻碍了烧结中物质的扩散与传输，导致增强体与基体的界面处结