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《仿生非光滑表面铸铁材料的常温摩擦磨损性能 (2)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第26卷第1期摩擦学学报Vol26,No12006年1月TRIBOLOGYJan,2006仿生非光滑表面铸铁材料的常温摩擦磨损性能宋起飞,周宏,李跃,王磊,单宏宇,张志辉,任露泉(吉林大学汽车材料教育部重点实验室,吉林长春130025)摘要:模仿动物体表形态,在试样表面通过激光雕刻出有规则分布的凹坑以及条纹等非光滑单元体,研究了具有非光滑表面材料的摩擦磨损性能.结果表明:非光滑表面材料的耐磨性较光滑表面提高1倍以上,摩擦系数提高66%以上;当非光滑表面的单元体硬度越高、直径越大和间距越小时,其耐磨性能越好,摩擦系数越大.这是由于激光加工的单元体相当于在母体上增加
2、了许多强化质点,比母体具有较高的硬度和致密性,能够提高抗磨性,增加表面粗糙度,所以其耐磨性提高,摩擦系数增大.关键词:仿生;非光滑;表面;材料;摩擦磨损性能+中图分类号:TG115.58;TH117.3文献标识码:A文章编号:1004-0595(2006)01-0024-04近年来,随着我国汽车保有量增加和平均速度1实验部分提高,其运行可靠性问题日益突出,特别是特殊工况条件下的摩擦制动问题,如高温、高速下的摩擦磨试验所用材料由斯太尔卡车刹车毂上切取,其主损以及加载电流摩擦磨损等,由于其工作环境恶劣要化学成分(以质量分数计)为3.27%C、1.97%Si、且影响因
3、素复杂,日益受到各国科研人员广泛重0.85%Mn、0.08%P、0.07%S、0.21%Cu,余量为[1]视.对摩擦制动材料来说,摩擦与磨损是滑动过程Fe.利用线切割机切成尺寸10mm×10mm×14mm中既相关又矛盾的2个方面,需要有一定的摩擦阻的试样.通过激光在试样表面加工出一定规则分布的力而又不引起过大磨损,即提高材料摩擦系数的同非光滑单元体,其分布参数见表1.时又延长制动盘(毂)的寿命一直是制动器研究者最摩擦磨损试验采用M-200型摩擦磨损试验机,关注的问题.目前使用和正在研究的汽车制动盘试验前,试样采用无水乙醇在超声波清洗器中清洗(毂)材料主要是铸铁和
4、金属基复合材料两大类.由于20min,风干.摩擦副接触形式为面接触,偶件材料为铸铁具有一定强度和良好耐磨性,且制造成本较低,GCr15,尺寸为<60mm×10mm,硬度63HRC,载荷因此长期以来一直用于汽车制动盘材料.金属基复合为15N.用精度万分之一的FA2004型电子天平称[2,3]材料虽然具有许多优异性能,但其价格较高,且量磨损前后的质量损失,并以此评价其耐磨性,每组尚未解决与之匹配的偶件材料问题,故有关研究尚试样重复3次,取其平均值为试验结果.摩擦系数通处于起始和实验阶段.过计算机监控的摩擦力矩计算得出.生物体结构经过20亿年物竟天择的优化,几乎2结果
5、及分析是完美无缺的.通过对某些动物如螳螂、穿山甲及竹材等研究发现,生物体表呈非光滑形态,且具有良好表2列出了光滑表面与非光滑表面试样的磨损[4～12]的耐磨、抗挤压和抗裂纹等功能.本文作者模仿量以及摩擦系数对比试验结果.非光滑表面参数为:动物体表状态,通过激光在试样表面雕刻出具有规则d=w=0.8mm,s=s1=s2=3mm,条纹试样A=90°,分布的凹坑、条纹和网格等非光滑形态,以此研究非凹坑和网格试样A1=90°,A2=180°.可见非光滑表面光滑表面制动盘(毂)材料的摩擦磨损性能.试样具有优良的耐磨性和较高的摩擦系数;与光滑试基金项目:国家高技术研究发展计
6、划(863计划)资助项目(2002AA331180).收稿日期:2005-01-22;修回日期:2005-04-12/联系人周宏,e-mail:zhouhong@jlu.edu.cn作者简介:周宏,男,1955年生,博士,教授,博导,目前主要从事仿生工程材料和汽车用轻合金材料的研究.第1期宋起飞等:仿生非光滑表面铸铁材料的常温摩擦磨损性能25表1非光滑单元体组成非光滑表面的参数Table1Surfaceparametersofnon-smoothunitsWidthordiameterShapeSpaceS1(S)/mmSlopeangleA1(A)/(°)Sp
7、aceS2/mmSlopeangleA2(A)/(°)W(D)/mmConcaveds1s2Striaws0～90-90～180Gridws1s2Note:disdiameterofconcave,wiswidthofstria,sisspaceofunit,Aisslopeangle,s1,s2arespaceofunitwithslopeangleA1andA2,re-spectively.注:d表示凹坑直径,w表示条纹宽度,s表示单元体间距,A表示单元体倾斜角,s1表示倾斜角为A1的单元体间距,s2表示倾斜角为A2的单元体间距.样相比,磨损量减少1倍以上,
8、当单元体形状不同时随着单
