Si3N4和CCr15对巴氏合金摩擦副的摩擦磨损性能研究

在UMT-3摩擦磨损试验机上,将Si3N4、CCr15分别与巴氏合金进行了摩擦磨损试验,并利用扫描电镜和X射线能谱仪观察巴氏合金的磨损表面,探讨其磨损机理,为Si3N4-巴氏合金新型陶瓷轴承的实际应用提供理论依据.结果表明:载荷相同时,Si3N4-巴氏合金的平均摩擦因数和磨损率比CCr15-巴氏合金低;随着载荷的增加,Si3N4-巴氏合金的摩擦因数先升后降,波动幅度明显小于CCr15-巴氏合金;载荷为10N时,Si3N4-巴氏合金摩擦因数达到最大值0.13,在15N时达到最小值0.04;摩擦副整体磨损率较低,巴氏合金的磨损率随载荷增大而增大,平均为10-6 mm3/(N-m).在Si3N4-巴氏合金摩擦表面同时存在陶瓷氧化物润滑膜和金属磨屑,共同起到了润滑减摩的作用.Si3N4-巴氏合金作为陶瓷轴承的配合材料,具有比传统轴承更好的摩擦磨损性能,具有广阔的应用前景.     

工程陶瓷表面粗糙度与图像纹理特征关系

为描述陶瓷磨削表面纹理特征与粗糙度的相互关系,实现快速评定和预测陶瓷磨削加工表面粗糙度,运用灰度共生矩阵对表面纹理特征进行提取和分析。根据采样点间距、灰度级随特征值的变化曲线确定灰度共生矩阵影响因素,按4个方向建立灰度共生矩阵并计算所有纹理特征参数均值。通过分析特征参数间相关性,确定4个参数为陶瓷磨削表面纹理主要特征参数。该参数与表面粗糙度的变化规律,可以反映陶瓷磨削表面粗糙度,进而评估磨削加工质量与可靠性。     

工程陶瓷单晶压痕边缘破碎理论研究与机理分析

通过单晶压痕边缘破碎实验,研究陶瓷发生边缘脆性破裂整个过程的力值变化,结果表明:压痕距边缘距离越小,压力施载速度越快,发生边缘破碎的脆性断裂力值越小。结合单晶压痕应力场数值模型和有限元仿真,分析了陶瓷材料受不同条件的外加载压力作用下的应力场分布和失效条件,其所得结论与实际结果一致。通过对压痕部位和边缘破碎部位显微形貌观察,证明边缘破碎缘于裂纹失稳扩展和贯通,并运用线弹性断裂力学理论分析了边缘破碎机理。     

发动机排气门座温度场与应力场有限元分析

根据弹塑性理论和传热学原理建立了坦克发动机排气门座在发动机加载条件下温度场和应力场的计算模型,并采用非线性有限元分析法研究了其热应力和机械应力的分布状态及其变化规律,为排气门座优选材料和结构优化提供了理论依据.     

精细陶瓷在坦克装甲车辆中的应用与发展

综述了精细陶瓷在坦克装甲车辆动力装置、装甲防护装置、火力装置及腐蚀与防护等方面的应用现状与发展,阐述了制约精细陶瓷广泛应用的主要因素及解决措施,同时展望了精细陶瓷应用的发展前景。     

正偏压对ZrCuN薄膜的组织结构与性能的影响

采用磁控溅射技术在钛合金和单晶硅上沉积ZrCuN薄膜,考查了正负脉冲偏压对薄膜微观结构和硬度、韧性的影响。采用场发射扫描电镜观察截面形貌,X射线光电子能谱（XPS）分析元素结合状态,X射线衍射（XRD）分析物相结构。采用纳米压入仪进行加载、卸载试验,分析了薄膜弹塑性变形特性;采用压入法定量比较了薄膜的断裂韧性。结果表明：正偏压不影响薄膜结构,其效果在于提高沉积速率约20%,改变等离子体内电荷状态,从而改变了薄膜的成分。向ZrN中添加少量Cu,抑制了柱状晶,薄膜结构由T区向II区转变;ZrN薄膜中加入Cu后硬度并未降低,而韧性得到很大改善。Cu在薄膜中以2种形式存在：一是替换固溶到ZrN晶粒中;二是以单质Cu存在于晶界。     

基于声发射的工程陶瓷边缘碎裂灰色尖点突变预报模型

损伤预报是减轻或消除工程陶瓷边缘碎裂的有效手段。针对工程陶瓷边缘碎裂的突变不连续特性,结合灰色理论和尖点突变理论,建立了基于声发射的灰色尖点突变预报模型,并应用该模型对不同已知数据下的氧化铝陶瓷边缘碎裂损伤演化过程进行了损伤预报。结果表明:已知数据占总数据的百分比对模型的预测精度影响较大,当已知数据占总数据的80%以上时,灰色尖点突变预报模型可较好地实现氧化铝陶瓷边缘碎裂的损伤预报,从而可有效减轻或消除工程陶瓷边缘碎裂的产生。     

基于有限元分析的金属套／陶瓷柱外伸式过盈连接应力分布规律

以45^#金属套和氮化硅陶瓷柱为研究对象，采用有限元法分析了不同过盈量下金属套／陶瓷柱外伸式过盈连接的应力分布规律。结果表明：陶瓷柱在接触边缘均存在明显的边缘效应，轴向应力梯度较大；金属套在接触边缘内侧存在显著的应力集中，其值远大于对应位置陶瓷柱的压应力，易于导致陶瓷材料破坏。采用热胀法进行了试验验证，过盈连接试样均在12h内发生自然断裂，较好地验证了有限元分析结果。     

基于纤维方向的C/SiC复合材料端面磨削实验研究

采用小直径金刚石砂轮对气相渗硅反应烧结工艺(Gaseous Si Infiltration,GSI)方法制备的C/Si C复合材料进行了端面磨削实验研究,探究了不同纤维方向的磨削性能,讨论了磨削用量对磨削力和磨削表面粗糙度的影响规律,采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)对磨削表面形貌进行观测,分析了磨削损伤和磨削加工机理。结果表明:C/Si C复合材料不同纤维方向磨削性能不同,正常纤维方向磨削力最大,粗糙度最小;纵向纤维方向磨削力最小,粗糙度最大。材料以脆性断裂形式去除,磨削面损伤主要为纤维断裂、分层,Si C基体微裂纹,界面层失粘。通过理论分析推测碳纤维层主要作用是减弱微裂纹扩展程度和改变微裂纹扩展方向。