PDF《及其有限元分析》

30 m in. 摩擦系数由试验机自动测出摩擦力 F根据 μ = F /p计算. 采用电子天平 (精度 0.

1 mg)称量磨损前 后的质量损失 ,并以此计算磨损率. 采用 JXA2 840型 扫描电子显微镜 ( SEM)观察陶瓷磨损表面形貌. 利用 ANSYS有限元软件分析陶瓷材料磨损时 的应力分布. 根据陶瓷在摩擦磨损试验机上工作时 的接 触状态,分析选用solid

92、target173 和con2 tact174单元类型. 采用自由网格划分 ,在陶瓷试块与 硬质合金环接触的区域采用较密网格以便到精确结 果. 试验时陶瓷试块通过夹紧机构固定不动 , YG8试 环以一定的速度旋转 ,同时受到法向载荷作用. 将陶 瓷试块的 X、 Z方向自由度进行约束 ,在YG8试环 Z 轴上施加角速度 ,同时在 YG8试环其余自由度施加 约束.

2 结果与讨论 2.

1 摩擦磨损性能 图 1所示为在载荷

150 N下,3种 A l2 O3 基陶瓷 Fig

1 Friction coefficient of three ceram ic composites as function of rotation speed 图1三种 A l2O3 基陶瓷刀具材料的摩擦系数 随转速变化的关系曲线 的摩擦系数随试环转速变化的关系曲线. 可以看出 , 3种复合陶瓷的摩擦系数变化规律不尽相同. 其中 , A l2 O3 /SiCw 陶瓷的摩擦系数随转速增加有升高趋 势 ,在转速

500 r/m in时摩擦系数为 0. 49;

而对于 A l2 O3 /TiC和Al2 O3 /Ti (C, N )陶瓷 ,随着转速增加 , 摩擦系数呈现出逐渐下降的趋势 , A l2 O3 /TiC的摩擦 系数略高于 A l2 O3 /Ti(C,N) ,当转速为

350 r/m in时 摩擦系数达到 0. 50. 综合比较来看 , A l2 O3 /SiCw 陶瓷 材料的摩擦系数最高 ,A l2 O3 /Ti(C,N)陶瓷材料的摩 擦系数最低 ,而Al2 O3 /TiC陶瓷材料的摩擦系数处 于两者之间. 在载荷

150 N时,3种 A l2 O3 基陶瓷与硬质合金 对摩时磨损率随转速变化的关系曲线如图 2所示. Fig

2 W ear rate of three ceram ic composite as function of different rotation speeds 图2三种 A l2O3 基陶瓷刀具材料的磨损率 随转速变化的关系曲线 可见 ,随着转速增加 , 3种Al2 O3 基陶瓷的磨损率降 低. 说明 3种Al2 O3 基陶瓷在高速下的耐磨性优于 低速. 同时从图 2还可以看出 ,在相同条件下 , 3种陶 瓷磨损率由大到小依次排列为 A l2 O3 /SiCw A l2 O3 /TiC. b. A l2 O3 基陶瓷刀具材料磨损率随 E /H增加 而增大 ,随断裂韧性 KIC增加而减小. c. 在无润滑条件下 ,A l2 O3 /TiC的磨损机理主 要为粘结磨损 , A l2 O3 /Ti (C, N )和Al2 O3 /SiCw 的磨 损机理主要为磨粒磨损. 参考文献 : [

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