一．本章的教學目的與要求
本章通過對最常見的磨損方式及其機理的討論，了解材料磨損的本質及其影響因素，以期從材料的角度研究與探索控制磨損的方法和提高材料耐磨性，以延長機件使用壽命。
二．教學重點與難點
1.磨損的基本型別（難點）
2.磨損過程（重點）
3.耐磨性的測量方法（重點）
4.提高耐磨性的途徑（重點）
三．主要外語詞彙
摩擦：friction 磨損：wear 粘著磨損：
adhesive wear 磨粒磨損：abrasive wear接觸疲勞：contact fatigue 耐磨性：
wear resistance
四．參考文獻
1. 張帆，周偉敏.材料效能學.上海：上海交通大學出版社，2009
2.束德林.金屬力學效能.北京：機械工業出版社，1995
3.石德珂，金志浩等.材料力學效能.西安：西安交通大學出版社，1996
4.鄭修麟.材料的力學效能.西安：西北工業大學出版社，1994
5.姜偉之，趙時熙等.工程材料力學效能.北京：北京航空航天大學出版社，1991
6. 張靜.,奈米sio2與玻璃纖維混雜增強聚醯胺6 複合材料[j].中國塑料，2010，24（7）：83-85
的摩擦磨損效能研究
五．授課內容
第六章材料的磨損效能
零件間的相對運動→摩擦→材料損耗破壞
材料的磨損不僅直接影響零件的使用壽命，還會增加能耗，產生噪音和振動，造成環境汙染，因此，研究材料的磨損過程及規律，提高材料的耐磨性，具有重要意義。
第一節磨損的基本概念及型別
一、摩擦與磨損的概念
1、摩擦
摩擦是相互接觸物體間的一種阻礙運動的現象
摩擦力f = f·n
f—摩擦係數
f靜》f動
n —接觸法向壓力
2、磨損
在摩擦的作用下，材料表面逐漸分離出磨屑而導致材料不斷損傷的現象。
磨損的本質：材料表面區域性變形和斷裂，且這種變形與斷裂是反覆進行的，具有動態特徵。
零件正常執行的磨損過程一般分三個階段：
a、跑合階段（oa段）
零件表面被逐漸磨平，實際接觸面積不斷增大。
材料表層產生應變硬化，磨損速率逐漸下降。
b、穩定磨損階段（ab段）
該段為一直線，斜率即磨損速率（常數），零件正常工作階段，零件的壽命取決於該階段。
c、劇烈磨損階段（bc段）
隨著磨損量的增加，摩擦幅間隙增大，零件表面質量惡化（強化層磨穿）， 潤滑膜被破壞，引起劇烈振動，磨損加劇，零件快速失效。
二、磨損的基本型別
根據磨損面損傷和破壞的形式，將磨損分為：
粘著磨損
磨料磨損
腐蝕磨損
麻點疲勞磨損
磨損型別在一定條件下，可以相互轉化如圖，摩擦副相對滑動速度與磨損型別的關係：
解決實際磨損問題時，要根據工作條件，確定磨損型別，才能採取有效措施，減少磨損。
第二節磨損過程
一、粘著磨損（咬合磨損）
1、產生原因
材料表面某些接觸點區域性壓應力超過屈服強度發生粘合，隨後摩擦副相對運動時拽開（拉開）而產生的一種表面損傷磨損。
2、產生條件
摩擦副相對滑動速度小，接觸面氧化膜脆弱，潤滑條件差，以及接觸應力大以及機械效能相差不大的摩擦副的滑動摩擦條件下。
3、磨損特徵
摩擦副表面產生大小不等的結疤，粘著點不斷形成又不斷破壞並脫落。
4、粘著磨損的兩種形式
a、若粘著點結合強度低於兩側材料，則沿接觸面剪斷，磨損量較小，摩擦面較平滑，只有輕微擦傷（巴氏合金—鋼的滑動摩擦）。
b、若粘著點的結合強度比兩側任一材料的強度都高時，分離面發生在強度較弱的材料上，被剪斷的材料將轉移到強度較高的材料上，結果，使軟材料表面出現微小凹坑，硬材料表面形成微小凸起。使得摩擦面變得粗糙，造成進一步磨損（加劇磨損）。
這種軟材料向硬材料表面逐漸轉移積累，最終使不同材料之間的摩擦副滑動變成同種材料之間的滑動，加劇磨損，嚴重時產生咬死現象。如，鉛基合金軸瓦與鋼軸之間會產生上述情況。
5、阿查得（估算粘著磨損量的方法：
設在法向力p 作用下，摩擦面上有n 個微凸體接觸粘著。
接觸面的真實面積為πd2/4，則n個相同的接觸點同時塑性接觸時,法向力p
單位滑動距離內出現的接觸點數：
n=n/d=4p/(3πσscd3)。
實際相對滑動中，軟材料上被拉拽出半球的機率為k，總拉拽出的磨損量w可表示為：
hv為軟材料硬度，hv≈3σsc
v』為接觸點半球體積
粘著磨損係數k與接觸壓力的關係
6.影響粘著磨損的因素
(1)脆性材料的抗粘著磨損能力比塑性材料高。
(2)金屬性質越是相近的，構成摩擦副時粘著磨損也越嚴重。反之，金屬間互溶程度越小，晶體結構不同，原子尺寸差別較大，形成化合物傾向較大的
金屬，構成摩擦副時粘著磨損就較輕微。
滑動軸承就是這樣的例子，選用淬火鋼軸與錫基或鋁基軸瓦配對。在受力較小時，選用金屬與塑料配對都能減小粘著磨損。
滑動軸承就是這樣的例子，選用淬火鋼軸與錫基或鋁基軸瓦配對。在受力較小時，選用金屬與塑料配對都能減小粘著磨損。
(4)改善潤滑條件
(5)粘著磨損嚴重時表現為膠合
7.粘著磨損失效舉例
二、磨粒磨損（磨料磨損、研磨磨損）
1、定義
是摩擦副的一方表面存在的細微凸起或接觸面間存在硬質粒子時產生的磨損。
前者—兩體磨粒磨損，如銼削過程。
後者—三體磨粒磨損，如拋光過程。
2、分類
按磨粒受的應力大小：
鑿削式高應力碾碎式
低應力擦傷式
3、特徵
摩擦面上有擦傷或溝槽（犁溝）。
磨粒對摩擦副表面作用的力分法向力和切向力。
法向力在表面形成壓痕；切向力推動磨料前進，產生淺長滑痕（切痕）。
4.磨料磨損的機制
（1）微觀切削
（2）微觀犁溝
（3）微觀斷裂（剝落）
5、磨粒切削磨損模型
壓力p將硬材料的凸出部分或磨粒（圓錐體）壓入較軟材料中
p/πr2=3σsc
p=3σscπr2=hvπr2
被切削下來的軟材料體積，即為磨損量w，可表示為w=r2ltgθ
p=3σscπr2=hπr2
6.影響磨粒磨損的因素
(1)磨料的硬度、大小及形狀，磨粒的韌性、壓碎強度等。
(2)外界載荷大小、滑動距離及滑動速度。
(3)材料自身的硬度及內部組織
三、接觸疲勞（滾動軸承、齒輪）
1、定義
接觸疲勞是兩接觸材料作滾動或滾動加滑動摩擦時，交變接觸壓應力長期作用，使材料表面疲勞損傷，區域性出現片狀或塊狀剝落的現象→表面疲勞磨損或麻點磨損。
2、特徵
接觸表面出現許多痘狀，貝殼狀或不規則形狀的麻坑（點）
麻點剝落（0.1～0.2mm）
淺層剝落(0.2～0.4mm)
深層剝落(>0.4mm)
接觸疲勞與一般疲勞相似，只是裂紋形成過程長，而擴充套件階段僅佔總過程的很短時間。
接觸疲勞的表面形貌
3、接觸應力的概念
兩物體相互接觸時，在區域性表面產生的壓應力稱為接觸應力。
接觸：點接觸：滾珠軸承
線接觸：齒輪
a、圓柱體的線接觸應力
設有兩圓柱體，半徑分別為r1，r2，長度為l；未變形前兩者是線接觸，施加法向力p後，因彈性變形成為面接觸，接觸面積為 2bl，根據彈性力學，接觸壓應力σz沿2b（寬度）呈半橢圓規律分布。在接觸面中心，壓應力達到最大值:
e為綜合彈性模量：
e1，e2—兩圓柱的彈性模數
實際接觸應力是三向壓應力σz 、 σx 、 σy ，
b、球體的點接觸應力
滾珠與軸承套圈之間的接觸）
最大切應力τyz45max發生在z=0.786b深處
τyz45max=0.3 σmax
以上為純滾動時的值，若兩接觸物體既作滾動又有滑動，則應附加切向摩擦力，最大切應力分布
如圖:當摩擦係數f>0.2時，最大切應力位置移到材料表面，此時接觸疲勞裂紋源也移到表面。
4、接觸疲勞過程
當最大切應力超過材料屈服強度時，便在此處引起塑性變形，經過多次迴圈作用後，裂紋便在此處產生（萌生）。
a、麻點剝落
多發生在滾動+滑動場合，最大切應力位置移至表層,f>0.2，使表層材料累積損傷，結果在表層萌生裂紋。
在此後的迴圈中，潤滑油反覆擠入裂紋內形成油楔，使裂紋沿與滾動方向傾斜角小於45方向擴充套件（滾動+滑動疊加）；滑動摩擦力越大，傾角越小，當裂紋擴充套件到一定深度後，裂紋與表層材料間猶如受彎曲的懸]臂梁被折斷→形成0.1～0.2mm的痘狀凹坑，即麻點剝落。
b、淺層剝落
純滾動或摩擦力很小,f<0.2時，由於次表層（0.5b～0.
7b 深）承受著最大切應力，故此處萌生疲勞裂紋，並沿非金屬夾雜物平行於表面擴充套件，而後垂直擴充套件至表面，形成盆狀剝落凹坑（深0.2～0.4mm）。
c、深層剝落
經表面強化的材料，若強化層深度不足，裂紋則起源於硬化層與非硬化層的過渡處（介面），造成沿硬化層的大塊剝落。
因此，接觸疲勞裂紋的形成與擴充套件是接觸綜合切應力高於材料接觸疲勞強度的結果。迴圈切應力的大小及分布是決定接觸疲勞破壞形成的主要因素。
表面滲碳淬火試樣實驗表明：
a、當切應力/抗切強度》0.55時產生深層剝落（大塊剝落）
b、當切應力/抗切強度=0.5～0.55時，產生表層剝落和麻點剝落混合區。
c、當切應力/抗切強度<0.5時產生麻點剝落
影響接觸疲勞壽命的若干因素：
接觸疲勞壽命首先取決於載入條件，特別是載荷大小。此外，還與許多其它因素有關，這裡僅簡敘其中若干有代表性的因素：
1．非金屬夾雜物
2．馬氏體含碳量
3．剩餘碳化物顆粒大小和數量
第三節耐磨性及其測量方法
一、材料的耐磨性
1、耐磨性：是指材料抵抗磨損的能力。
2、耐磨性的表徵方法：通常用磨損量表示，磨損量↓→耐磨性↑
3、磨損量：用質量法或尺寸法衡量
質量法：磨損前後的質量變化量（精密分析天平）
尺寸法：磨損前後的表面法向尺寸變化
比磨損量：單位摩擦距離，單位壓力下的磨損量
5、相對耐磨性：
ε=標準試樣的磨損量/被測樣的磨損量
6、磨損係數：1/ε
二、磨損試驗方法
1、磨損試驗
實物試驗：與實際情況相同（似），結果可靠，但周期長，單因素的影響，難以分析。
實驗室試驗：
1）試樣試驗
2）台架試驗
周期短，成本低，易於控制各影響因素，但結果不能直接反映實際情況。
2、實驗室常用摩擦磨損試驗機
銷盤式環塊式往復運動式
對滾式砂紙磨損式
快速磨損試驗機
3、選擇磨損試驗方法的依據
a、摩擦副運動方式：往復、旋轉
b、摩擦方式：滾動、滑動、復合
c、試樣形狀：尺寸、載荷、速度、溫度
盡可能接近實際情況。
注意問題：
磨損試驗結果分散性大，應做多次（4～5次）試驗，取平均值。
4.接觸疲勞試驗
常用接觸疲勞實驗機
止推式通過實驗，測出σmax—n曲線（接觸疲勞曲線），即最大接觸壓應力與斷裂周次曲線。
第六章交聯電纜的效能測試
由於電力電纜用於傳輸大功率電能，一般在高電壓大電流的條件下工作，所以對其電效能的要求較高。因此，對電力電纜的效能測試是十分重要的。電力電纜的效能測試專案除了必須進行一般的結構效能和護套機械效能專案以保證產品符合結構設計的要求外，更多地是進行電纜電效能和熱效能測試。電效能測試中包括導線電阻 絕緣電阻 ...
第六章第六章財務計畫
6.1 資金 投資比例餅圖 希吉雅食品責任 成立初期，準備籌集資金100萬元。發起人自投60萬元，申請大學生創業貸款30萬元,10萬元尋求投資，企業固定資產作投資160萬元，向銀行貸款100萬元。共計註冊資本360萬元。投資比例如圖所示 圖8 1 投資比例 創業自籌資金由創業者個人以其個人名義籌集的...
影響材料沖蝕磨損效能的因素分析
文章編號 1001 3571 2009 05 0015 02 趙超峰1 張力強1 蔡建能 2 11煤炭科學研究總院唐山研究院，河北唐山 063012 21福建煤電股份 蘇二煤礦，福建龍巖 364102 摘要 介紹了沖蝕磨損研究現狀，重點分析了影響材料沖蝕磨損效能的因素，並從多方面進行了詳細的理論和試...