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直流磁场条件下45钢摩擦副干滑动摩擦学性能研究

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本文以45钢材料为研究对象，采用销、盘接触形式，在自制磁场摩擦磨损实验机进行磁场条件下摩擦学性能研究。使用单因素试验方法研究了磁场、磁场强度、磁场方向以及滑动速度对45钢摩擦副摩擦学性能的影响，利用扫描电子显微镜对销试样表面及摩擦垂直切面形貌进行了观察，探讨了磁场条件下45钢摩擦副干滑动摩擦磨损机理。 试验结果表明磁场明显改善45钢摩擦学性能，磁场强度、磁场方向以及滑动速度是影响45钢摩擦副的摩擦学性能的重要因素，具体内容如下： 1．与无磁场条件下相比，磁场条件下铁磁性摩擦副磨损量明显减小，摩擦系数也明显降低，对于45钢强铁磁性材料效果更为显著。磁场的吸力使大部分磨屑保持在摩擦副之间，使无磁场条件下摩擦副的二体磨损转变为磁场条件下摩擦副、磨屑之间的三体磨损，从而有效地减小粘着和犁削；磁场的存在促进了摩擦表面的氧化，摩擦过程中氧化磨损的比重明显增加，在摩擦副试样表面形成氧化保护膜；磁场促使摩擦副摩擦面的硬度增加，从而提高摩擦学性能。 2．磁场条件下，铁磁性材料摩擦副的磨损率在一定磁场强度范围内，随着磁场强度的升高而减小，摩擦系数随着磁场强度的升高而降低。磁场强度的增强，磁场的磁化能力也随之增强，使摩擦副和磨屑在更短时间内磁化且具有更强的磁性，增强了磁场的吸附能力，使更多的磨屑稳固地保持在摩擦副之间，减轻粘着、犁削，其效果更显著；磁场强度的增强，使摩擦副摩擦表面的氧化能力增强，摩擦过程中氧化磨损的比重也随之增加，形成氧化保护膜的区域随之扩大；磁场强度的增强，促使摩擦副摩擦面的硬度也随之增加，各因素的综合改善了铁磁性材料摩擦副的摩擦学性能。 3．在改变磁场方向的条件下，铁磁性材料摩擦副的磨损率在低磁场强度时增大，在磁场强度较高时变化不大，摩擦副的摩擦系数也有类似的趋势。磁场使周围的环境发生了磁化，改变磁场方向时，周围环境的磁化对低磁场强度影响较大，对较高磁场强度影响较小，这说明在减磨效果比较好的磁场强度范围内应尽量避免改变磁场方向。 4．磁场的涡流效应使摩擦副接触面温度升高，在磁场强度较高时，摩擦副接触面温度降低了摩擦副表面的强度，对摩擦学性能有不利的影响，在工程实际中应避免。

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