材料力学性能复习总结

1、- #-第八章材料的摩擦与磨损性能摩擦：两个在接触状态下作相当运动或有相对运动趋势的物体，因接触而阻碍相对运动，并使运动速度减慢的现象称为摩擦。磨损：物体表面相互接触并作相对运动时，表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使表面材料逐渐流失、造成表面损伤的现象称为磨损。摩擦和磨损是物体相互接触并相对运动时伴生的两种现象，摩擦是磨损的原因，磨损是摩擦的结果，有摩擦必有磨损。81摩擦与磨损的基本概念当物体与另一物体沿接触面的切线方向运动或有相对运动趋势时，在两物体的接触面之间有阻碍它们相对运动的作用力，这种力称为摩擦力。磨损的分类：通常按磨损机理分类可分为黏着磨损、磨料磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损（接触疲

2、劳）、腐蚀磨损和微动磨损。磨损过程图瞅2磨损量与时间的关系示意图（磨损曲线）图瞅2磨损量与时间的关系示意图（磨损曲线）稳定磨损阶段：线段的斜率就是磨损速率。接触面积增大，金属材料因塑性变形而发生加工硬化及形成表面氧化膜，使表面耐磨性提高，是零件正常运转阶段。剧烈磨损阶段：随着机器工作时间增加，摩擦副接触表面之间的间隙增大，机件表面质量下降，润滑膜被破坏，引起剧烈震动，磨损剧烈增加，机械效率急降，精度丧失，出现震动和噪声，温升增加，最终将导致零件失效。耐磨性：材料抵抗磨损的性能。通常用磨损量来表示材料的耐磨性，磨损量越小，耐磨性越高。磨损量既可以用试样摩擦表面法线方向的尺寸减小来表示，也可以用试

3、样体积或质量损失来表示。前者称为线磨损，后者称为体积磨损或质量磨损。8.2磨损模型黏着磨损定义：黏着磨损又称咬合磨损，是因两种材料表面某些接触点局部压应力超过该处材料屈服强度发生粘合并拽开而产生的一种表面损伤磨损。机理：当摩擦副接触时，接触首先发生在少数几个独立的微凸体上。因此，在一定的法向载荷作用下，微凸体的局部压力就可能超过材料的屈服压力而发生塑性变形，继而使两摩擦表面产生粘着；此后，在相对滑动过程中，如果粘着点的剪切发生在界面，则磨损轻微；如果剪切发生在界面以下，则材料就会从一个表面转移到另外一表面，继续滑动，一部分转移的材料分离，从而形成游离磨粒。影响因素：脆性材料比塑性材料的抗黏着磨

4、损能力高。金属性质越是相近的，构成摩擦副时黏着磨损也越严重；反之，金属间互溶程度越小，晶体结构不同，原子尺寸差别越大，形成化合物倾向较大的金属，构成摩擦副时黏着磨损就较轻微。采用表面化学热处理改变材料表面状态，可有效地减轻黏着磨损。黏着磨损严重时表现为胶合，当接触压应力和滑动速度乘积小于某一数值时，可不发生胶合。改善润滑条件，提高表面氧化膜与基体金属的结合能力，以增强氧化膜的稳定性，阻止金属之间直接接触，以及降低表面粗糙度等也可以减轻黏着磨损。磨料磨损定义：外界硬颗粒或者对磨表面上的硬突起物或粗糙峰在摩擦过程中引起表面材料脱落的现象，又称磨粒磨损。微观机制微观切削机制：法向载荷将磨料压入摩擦表

5、面，滑动时磨料对表面产生切削作用，材料脱离表面形成磨屑。微观变形机制：磨料在载荷作用下压入摩擦表面而产生压痕，滑动时使表面产生严重的塑性变形，压痕两侧材料受到损伤，因而易从表面挤出或剥落。微观断裂机制：摩擦表面在磨料产生的循环接触应力作用下，表面材料开始出现疲劳裂纹并逐渐扩大，最后从表面剥离。影响因素硬度：磨料硬度Ha,与被磨材料硬度H之间的相对值会影响磨料磨损的特性。当HaVdd（0.71）H时，将不会产生磨料磨损或产生轻微磨损；HaH以后，磨损量随Ha值的增大而aa增大，呈线性关系；若Ha值更大时，将产生严重磨损，但磨损量不再随Ha值的增大而变化。aa磨料尺寸：一般金属的磨损量随磨料平均尺

6、寸的增大而增加，到某一临界值后，磨损量便保持不变，即磨损与磨料的尺寸无关。载荷和滑动距离：磨损量与表面压力成正比。当压力达到转折值pc时，线磨损量随压力的增加变得平缓。滑动速度在0.1m/s以下时，随滑速的增加磨损率略有降低；当滑速为0.10.5m/s时，滑速的影响很小；当滑速大于0.5m/s时，随滑速增大，磨损先略有增加，达到一定值后，其影响又减小了。材料组织：材料的显微组织不同，对耐磨性有不同的影响。以钢为例，钢中的显微组织对材料抗磨料磨损能力也有影响，马氏体耐磨性最好，铁素体因硬度太低，耐磨性最差。冲蚀磨损定义：指流体或固体以松散的小颗粒按一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损,

7、又称侵蚀磨损。冲蚀磨损可以分为两个大类，即气固冲蚀磨损和流体冲蚀磨损。表8-2井1蚀现象廿罢冲述类型介质第一相破坏实例喷砂申冲蚀气体固子螺汽轮机、閑炉管道雨霸、水滴冲蛙岛速乜行器、蒸汽轮机叶片械休囿律粒子水轮机川|、泥浆泵轮T蚀水轮机叶片、高压阀门密封面腐蚀磨损定义：摩擦过程中，由于机械作业以及金属表面与周围介质发生化学或电化学反应，共同引起的表面损伤。分类：按腐蚀介质的性质，腐蚀磨损可分为两类，即化学腐蚀磨损和电化学腐蚀磨损。化学腐蚀磨损金属材料在气体介质或非电解质溶液中的磨损；电化学腐蚀磨损金属材料在导电性电解质溶液中的磨损。微动磨损定义：在机械设备中，常常由于机械振动引起一些紧密配合的零

8、件接触表面间产生很小振幅的相对振动，其振幅约为10-2m数量级，由此而产生的磨损称为微动磨损。83磨损试验方法实物条件与实际情况一致或接近。结果可靠性高，但和（试验实验周期怅，单因素的影响难以掌握。磨损研究重要机件的耐磨性时，往往要兼用这两种方法口方法试样常用的磨实骑宰周期短方法试样常用的磨实骑宰周期短”成本低、易于控制各种影响因素等优点，但结果常不能直接反映实际情况，多用于硏究性试验，硏究单个因素的影响规律及探讨磨损机制试验损试验机(ibf|h)(?)(d)图（a）为销盘型试验机；图（b）为环块型磨损试验机；图（c）为往复运动型试验机；图（d）为滚子型磨损试验机。材料耐磨性能的评定方法表示方法线磨损量U（mm或m：磨损表面法线方向的尺寸变化值；质量（重量）磨损量W（g或mg）：磨损试样的质量（重量）损失；体积磨损量V（mm3或m）：磨损试样的体积损失。磨损量的测定方法失重法：用精密分析天平称量试样试验前后的质量变化确定磨损量。尺寸变化法：采用测微卡尺或螺旋测微仪，测定零件某个部位磨损尺寸（长度、厚度和直径）的变化量