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合金元素零磁耦合轻微磨损设计(3)

时间:2014-08-26 13:56 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:张旭等 点击次数:


 

  从表中可以看出,文章[1] 在Cr-Ni-Si三元合金中,采用减少反磁耦合元素Si含量的方法,提高铁磁耦合元素Ni由30%提升到40%,这样的实验结果反而提高了磁耦合总能量ΣE2,主要原因是磁耦合的总能量由较低的698 kJ/mol提升至710 kJ/mol,这样正好是提高了三元合金材料磁耦合原子的抗拉强度,增强了低于外力磨损的能力。

  磁耦合能量差ΔE由+407 kJ/mol降为+145 kJ/mol,Cr-Ni-Si三元合金的硬度由HV1080降至到HV970。按照常理来说,硬度的降低,磨损量应该逐渐增加。但是,在这里,抗磨损能力却反而增加了很多。其原因是在于,当硬度满足一定条件时,对抗磨损能力的贡献主要取决与三元合金材料的磁耦合总能量ΣE2。

  这里需要说明的是,在摩擦界一直有一个不正确的磨损设计理念,硬度越高越耐磨的看法是不正确的。高硬度必定具有高耐磨性。事实上当材料的硬度过高时,合金材料的磁耦合总能量ΣE2会降低。当合金材料的硬度很高时,我们在一定程度上降低合金材料的硬度会相对地增加合金材料的磁耦合总能量ΣE2,提高抗拉强度,提高合金抗磨损的能力。有人把硬度的降低,抗耐磨损能力反而提高的现象称为反常理现象是不正确的。

  用同样的方法对文章[2]中科院兰州化学物理研究所高温抗磨材料组研究人员科技成果进行分析。从表中也可以看出,该成果是采用反磁耦合元素Si的含量由文章[1]含量的1 3.5%增加至17.5%,显微硬度≥1450 HV。经过这样的一个调节过程,文章[2]的结果比文章[1]是有很大的提高。但是,距离合金材料的优化设计还有很大的差距。

  三、结论

  在《合金元素零磁耦合轻微磨损设计》中, 合金材料的硬度当高到一定的程度后,并不一定是硬度越高抗磨损性能好。决定合金材料抗磨损能力主要有以下几个方面:

  (1)磨损体积总数ΔV通常为最小化设计,ΔV≌0;

  (2)磁耦合能量差ΔE决定了合金材料的强韧性,在摩擦副的优化设计中采用零磁耦合磨损设计方案ΔE=0 kJ/mol,摩擦副表面的硬度大约≥850-950HV时,可以得到很好的优化设计方案。具体还要根据载荷的运动性质和状态来确定。磁耦合能量差ΔE为负值的数值越高,合金材料的硬度就越高。高硬度未必代表高耐磨性,必须要有良好的磁耦合总能量的最大化设计保证。

  (3)磁耦合总能量ΣE2决定了合金材料的强度性能指标,在摩擦副的磨损设计中,合金材料的磁耦合总能量ΣE2≥750-790 kJ/mol可以得到一个合理的优化设计参数指标。

  参考文献

  【格式】[序号]作者.书名[M].出版地:出版社,出版年份:起止页码.

  [1] 段刚 王华明, 《激光熔敷Cr3Si/Cr2Ni3Si金属硅化物涂层耐磨性与耐蚀性研究》,中国《摩擦学学报》,2002年7月第22卷第4期,P85-88。

  [2] Tribology International 43(2010)136-143。


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