【摘 要】
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本文针对金属基复合材料的摩擦损耗问题,研究了载荷、转速和温度等因素对铜基镍镀层的摩擦磨损规律并分析镀层表面产生的磨损机理。采用销盘摩擦磨损实验、不确定性分析方法、销盘实验的有限元仿真和微观形貌分析等方法对镍镀层磨损机理进行探究。通过电镀实验自制铜基镍镀层圆盘进行实验,在制作铜基镍镀层试样的过程中研究了光亮镀镍的工艺方法,详细介绍了电镀镍工艺中常见的问题,如镀层出现针孔、镀层表面结合力达不到使用要求
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本文针对金属基复合材料的摩擦损耗问题,研究了载荷、转速和温度等因素对铜基镍镀层的摩擦磨损规律并分析镀层表面产生的磨损机理。采用销盘摩擦磨损实验、不确定性分析方法、销盘实验的有限元仿真和微观形貌分析等方法对镍镀层磨损机理进行探究。通过电镀实验自制铜基镍镀层圆盘进行实验,在制作铜基镍镀层试样的过程中研究了光亮镀镍的工艺方法,详细介绍了电镀镍工艺中常见的问题,如镀层出现针孔、镀层表面结合力达不到使用要求、沉积速率慢、镀层表面粗糙和出现毛刺现象、镀层阴暗、橘皮状镀层、低电流密度区无镀层等,通过合理控制PH的大小、合理控制温度和电流的大小、光亮剂搅拌均匀、合理控制加入十二烷基硫酸钠的时间节点和数量、用单宁酸溶液进行调节等方法来确保镀层的质量,避免出现上述问题。研究载荷、转速和温度等因素对铜基镍镀层摩擦磨损的影响,采用销盘摩擦磨损实验、不确定性分析方法、销盘实验的有限元仿真和微观形貌分析等方法对镍镀层磨损机理进行探究。利用镀有镍层的铜基体圆盘和45钢进行了销盘实验,采用失重法记录实验数据,根据实验获得的数据结合响应面试验设计方法和不确定性系统分析方法,通过输出参数分析,阐明载荷、转速和温度对镀层磨损规律的交互影响。以扫描式电子显微镜(SEM)、光学轮廓仪、X射线能谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)及显微硬度计分析铜基镍镀层磨损及未磨损区域的表面形貌。磨损区域镀层表层存在较为明显的沟痕、粘着点和掉落下来的磨屑等。销子上Fe、Cr等元素出现了向镀层表面转移的现象。显微形态分析表明,镍镀层表面有沿摩擦方向的沟槽、略微开裂的表面和塑性变形等现象。通过对EDS图像的分析,发现在涂层表面上已经形成了新的物理相组织。不确定性系统分析结果表明,载荷对磨损量的影响程度最大,温度次之,转速最小。根据实际情况进行合理的简化,建立销盘二维静态和三维滑动有限元模型。有限元模拟结果表明,销盘接触处压力分布呈现出接触面中间小,边缘大的特点,压力分布是不均匀的。借助ANSYS有限元分析软件能够直观的分析45钢销和镍镀层盘之间的受力状态进而对其摩擦磨损机理进行研究。结合磨损表面微观形貌分析表明,铜基镍镀层表面的主要磨损机理为粘着磨损、剥离磨损和疲劳磨损,高温下的磨损主要为磨料磨损,剥离磨损和粘着磨损。不同类型的磨损可以单独、一次或多次发生,大部分情况是多种磨损机制的混合磨损。其磨损部位出现晶粒细化和加工硬化现象,试样纵截面硬度呈梯度变化。
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