T-CSTM《高压深水环境中材料的摩擦磨损性能定量评价方法》

ICSXX.XXX.XX

CCSXXXX

团体标准

T/CSTMXXXXX—202X

高压深水环境中材料的摩擦磨损性能定量

评价方法

Quantitativeevaluationmethodforfrictionandwearpropertiesofmaterialsin

deepwaterenvironmentwithhighpressure

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX-2023

高压深水环境中材料的摩擦磨损性能定量评价方法

1范围

本标准规定了对材料表面在模拟高压深水环境中以旋转运动形式的摩擦过程进行摩擦性能和耐磨

强度定量评价的方法。

2引用标准

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

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3方法概述

利用磁进行非接触式传动，采用下加载、下旋转、上测量的结构。下旋转为试样平台，上摩擦副连

接加载传感器和扭矩传感器，实现销（球）—盘之间摩擦试验。实时检测材料在高压水溶液中的摩擦系

数的变化，采用实验前后称重对比获得定量磨损损失。

4仪器

高压摩擦磨损试验仪器机械结构原理图如图1所示，该仪器主要由下列主要部件组成：1-升降电机，

用于上压力舱体的升降；2-加载力传感器，用来测量试验所施加在样品上的加载力；3-摩擦力传感器，

用来测量试验样品的摩擦力；4-摩擦副紧固平台，用来安装摩擦副，调节摩擦试验旋转半径；5-试样紧

固平台，用来安装试验试验；6-液体槽，用来装盛试验试剂；7-高压试验舱支撑平台，用于安装支撑压

力舱体；8-加载支撑平台，用来安装加载机构；9-试验试剂；10-加载电机，用来为试验试样提供加载力；

11-泄压阀，用来释放试验压力；12-微型计算机；13-显示器。

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图1仪器机械原理结构图

5试样

5.1形状及尺寸

圆柱体Φ（40～60）mm×h（5～10）mm

5.2材料及其状态由送样方填写明确。

5.3实验前对试样用精度为0.1mg的电子分析天平进行称重。

6试验程序

6.1前期准备

6.1.1气体选择

选择压力舱体中充入的气体时，一定要选择惰性气体，如氮气、氩气。严禁向压力舱中充入易燃易

爆气体，或助燃气体等危险气体。

6.1.2实验试剂

根据试验要求加入所需试剂。试剂可自行配置，也可选不同地域自然海水。

6.1.3摩擦副及其工装

摩擦副应为球状，材料可选用GCr15钢球、Al2O3陶瓷球、ZrO2陶瓷球、Si3N4陶瓷球。摩擦副工

装应选用耐腐蚀的材料制成。

6.1.4实验条件

a）平台转速:100～1500r/min；

b）测试操作：键盘鼠标操作，微机控制；

c）旋转半径：30～50mm；

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d）载荷：2000～10000g精度10g；

e）加载方式：自动加载；

f）环境压强：0.1～35MPa；

g）摩擦扭矩测量范围：0—1Nm

6.2仪器测试步骤

6.2.1检查

检查控制柜与设备之间的各个接线、插头是否连接好。

6.2.2开机

按下控制柜前面板上的“主机启动”按钮，启动控制柜，进入WINDOWS界面，预热十分钟。然后

点击软件图标进入试验仪的主界面。

6.2.3试样放置

a．松开“高压试验舱”的紧固螺栓；

b.点击试验界面中的“仓盖调整”栏中的“∧”按钮使高压试验舱上盖升至电机自动停止，点击试验界

面中的“试样调整”栏中的“上”按钮使试样紧固平台与试验舱腔体的密封垫支撑台水平；

c．用螺丝将试样固定在试样紧固平台上；

d．将摩擦副固定在摩擦副紧固平台上；

e.安装密封垫；

f．点击试验界面中的“试样调整”栏中的“下”按钮，下降试样紧固平台至电机自动停止；

g．试验腔体中注入试验试剂（加入的试剂液面距离密封垫支撑台不小于1cm）

h.点击试验界面中的“仓盖调整”栏中的“∨”按钮将试验舱上盖降至和试验舱下盖接触，用螺丝固定

好密封舱（注：试验舱上盖下降过程当中要时刻注意试验舱紧固螺栓的位置使其不偏离上下盖的螺栓孔）

6.2.4调零

调整主机控制柜前面板上的“加载力调零”“摩擦力调令”旋钮，使“加载力”“摩擦力”栏显示为“0”。

6.2.5试验操作

运行试验程序，并输入试验所需要的信息以及参数，开始试验。

a）输入样片编号、材料名称

b）参数设定：鼠标单击“参数设定”，弹出“参数设定”对话框，根据试验要求设置参数。

1）单击“载荷”按钮，选择加载模式，输入载荷、时间及初始载荷；

2）单击“转速”按钮，输入试验转速；

3）单击“半径”按钮，选择实际摩擦半径；

4）条件全部输入完毕，点击“退出”按钮，退出参数设定

c）完成以上步骤。在“试验控制”栏里，点击“开始”按钮，开始试验；参数显示栏内显示各试验参数。

2.6.6保存试验

试验完毕，保存试验资料，以供计算机显示及打印输出。

2.6.7测量磨损量

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试验完毕，将试样拿出烘干，再次对试样称重以计算得到材料的质量磨损量，或扫描损伤轮廓以得

到材料的体积磨损量。

2.7试验完成

a．规范操作，注意安全；

b．每次试验完成后，打开下部泄水阀，排空试验试剂；

c．每次做完试验需更换摩擦副，并清洗高压试验舱（可注水打压清洗）；

d．每次打压时需在专业人员的指导下操作；

e．试验完成后先泄压后断电。

7试验数据

a）通过传感器获取摩擦时的摩擦力信号，经放大处理，输入计算机经A/D转换将摩擦力信号通过

运算得到摩擦系数曲线。

b）通过压力变送器可得到试