交变振动载荷下高铝球石/45钢摩擦副的摩擦磨损性能

　　在新型Timken摩擦磨损试验机上采用了环-块接触摩擦方式，对比研究了高铝球石块与45号钢环在交变振动载荷条件下和正常载荷条件下的摩擦磨损性能，并将实验过程和实验结果进行了分析。实验条件为:45号钢环的主轴转速480r/min，交变振动正弦载荷幅值10N、频率4.5Hz，静载荷为45N；样品在实验前后都浸泡在丙酮溶液中并用超声波清洗机清洗30分钟。实验过程中称重三次，利用扫描电镜与能谱分析对摩擦副的磨损表面进行了观察和分析。

　　用于生产高温合金叶片的高铝球石型芯化学稳定、抗蠕变性能好，可保证内腔结构复杂的定向柱晶和单晶空心叶片的尺寸精度和合格率，并能降低叶片的制造成本，但是在实际生产中高铝球石型芯浆料充型存在很大问题，限制了高铝球石型芯的应用。本文对高铝球石型芯浆料流变性能的研究，发现高铝球石型芯的浆料有一定的沉降过程，并具有触变性，浆料粘度随温度的变化主要是由浆料中石蜡的流动性决定的，在较高温度时，浆料的粘度变化不大，但当温度下降时，浆料的粘度大幅度上升；高铝球石浆料在低剪切速率下，型芯浆料呈剪薄型，而在高剪切速率下，型芯浆料呈剪厚型。

　　为了研究不同因素对浆料充型性能的影响，设计评测高铝球石型芯浆料的模具，通过流变性的研究，选择合适的浆料温度、模具温度及充型压力参数，进行正交实验，结果表明充型压力是浆料充型时最大的影响因素，模具温度的影响最小。对高铝球石型芯粉体的颗粒进行了粒度分析，颗粒由不同大小的颗粒组成，烧结后型芯中的大颗粒形成高温骨架，细颗粒填充在粗颗粒的空隙中，加固高温骨架，具有很好的烧结强度，烧结之后具有较高的孔隙率，有利于脱芯。高铝球石型芯在高温时的热膨胀率及热膨胀系数都很小，型芯有很好的高温尺寸稳定性。高铝球石相和二氧化硅相变化很小。

　　在干摩擦室温条件下，交变振动载荷条件下的摩擦副失效时间是20分钟，高铝球石的磨损机理是脆性微剥落和晶粒剥落，正常载荷条件下的摩擦副失效时间是31分钟，高铝球石的磨损机理是脆性微剥落和犁沟磨损；并且交变振动载荷下的磨损量比正常载荷条件下的磨损量要大；摩擦过程中，称重高铝球石样品，样品的重量先减小后增大；与磨损前相比，高铝球石表面的能谱分析中多了元素Fe，进行深度分析，发现高铝球石表面覆盖了一层金属转移膜。在有交变振动载荷加载的情况下，摩擦副的失效时间比静载荷加载的情况下要短，并且高铝球石的磨损更为严重。

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