【摘 要】
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为改善蠕墨铸铁的摩擦磨损性能,本文基于仿生耦合原理,以蜣螂、穿山甲鳞片以及贝壳表面作为生物原型,分别利用激光熔凝、激光熔覆和镶铸工艺,在蠕墨铸铁表面制备出不同材料、
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为改善蠕墨铸铁的摩擦磨损性能,本文基于仿生耦合原理,以蜣螂、穿山甲鳞片以及贝壳表面作为生物原型,分别利用激光熔凝、激光熔覆和镶铸工艺,在蠕墨铸铁表面制备出不同材料、形态、尺寸和分布规律的仿生耦合单元体。研究了不同仿生耦合单元体对蠕墨铸铁摩擦磨损性能的影响,以及外加载荷、配副材料和环境温度等外部因素对仿生耦合蠕墨铸铁摩擦磨损性能的作用规律,分析了仿生耦合蠕墨铸铁的磨损过程,提出了不同仿生耦合单元体的磨损模型,并探讨了仿生耦合蠕墨铸铁的耐磨机理。结果表明,经不同工艺处理的仿生耦合蠕墨铸铁的耐磨性得到了不同程度地提高,仿生耦合单元体组织越致密、强度和硬度越高、尺寸越大,抵抗磨损的能力越强,试样的耐磨性越好。不同工艺处理的仿生耦合单元体对蠕墨铸铁摩擦系数的影响不尽相同,经激光熔凝处理的仿生耦合蠕墨铸铁的摩擦系数稍有下降,而激光熔覆和镶铸处理的仿生耦合蠕墨铸铁的摩擦系数略有提高。随着载荷的增加、配副材料硬度的减小以及环境温度的升高,仿生耦合蠕墨铸铁的磨损量增大;外界因素对不同工艺处理的仿生耦合蠕墨铸铁摩擦系数的影响规律存在差异。未处理试样的磨损机制为粘着磨损、磨粒磨损以及摩擦氧化共同作用。不同工艺制备的仿生耦合试样基体区域的磨损机制与未处理试样基本相同,但磨损程度要小于未处理试样;激光熔凝和镶铸工艺制备的仿生耦合单元体区域的主要磨损机制是粘着磨损和磨粒磨损;激光熔覆制备的仿生耦合单元体区域的主要磨损机制为疲劳磨损和粘着磨损。
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