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什么是腐蚀磨损失效

腐蚀磨损失效:

是指在摩擦过程中,摩擦副材料与周围介质发生了化学或电化学相互作用,这种作用加剧了材料的磨损过程而导致的失效,又称磨蚀失效,其特征是化学腐蚀和机械磨损同时存在并互相促进。摩擦副之间存在腐蚀介质是构成腐蚀磨损失效的必要条件,形成的磨屑应是摩擦副材料与介质发生化学作用的产物。

根据介质性质的不同,腐蚀磨损又可分为氧化磨损、特殊介质腐蚀磨损和汽蚀磨损(严格来讲,汽蚀磨损应该是另一种性质的磨损)。

a.氧化磨损是最常见的一种磨损形式,除金、铂等少数金属外,大多数金属表面都被其氧化膜覆盖,当金属摩擦副在氧化性介质中工作时,表面所生成的氧化膜被磨掉以后,又很快地形成新的氧化膜,所以氧化磨损是化学氧化和机械磨损两种作用相继进行的过程,氧化磨损量的大小取决于氧化膜的黏结强度和氧化速度,脆性氧化膜与基体连接的抗剪切强度较差,因而磨损量也大,而当氧化膜韧性好,与基体的黏结强度好,或氧化速度高于磨损率时,氧化膜能起到减摩耐磨作用,所以氧化磨损量较小。

b.特殊介质腐蚀磨损是指金属摩擦副与酸、碱、盐等特殊介质发生化学腐蚀作用而形成的磨损,其磨损机理与氧化磨损相似,但磨损速度较快,磨损痕迹也较深,磨屑为摩擦副材料与周围介质发生化学作用形成的化合物。需要说明的一点是,如果润滑油中含有腐蚀性化学成分,或添加剂选用不当,都可能引起摩擦副材料的腐蚀磨损。因此,除了合理选择润滑油和限制油中含酸和含硫量之外,选择耐腐蚀的摩擦副材料也是很重要的。

c.汽蚀磨损就其作用机理而言与腐蚀磨损是不一样的,之所以将其归入腐蚀磨损中,其共同特点是有介质作用。汽蚀磨损是固体表面与液体相对运动所产生的表面损伤,通常发生在水泵零部件、水轮机叶片和船螺旋桨等表面。当液体在与固体表面接触处的压力低于它的蒸发压力时,将在固体表面附近形成气泡,此外,溶解在液体中的气体也可能析出而形成气泡,当气泡流动到液体压力超过气泡压力的地方时,气泡便溃灭,在溃灭的瞬间将产生极大的冲击力和高温,固体表面经受这种冲击力的反复作用,材料发生疲劳脱落,使表面出现小凹坑,呈麻点状,随后扩展呈泡沫海绵状。

汽蚀是一种比较复杂的破坏现象,它往往不单纯是机械作用所造成的破坏,液体的化学及电化学作用、液体中含有磨料等都会加剧这一破坏过程。减少汽蚀磨损的有效措施是防止气泡产生,首先可使在液体中运动的表面具有流线型,避免在局部出现涡流,因为涡流区压力低,容易产生气泡,此外还应采用抗汽蚀性能好的材料,如强度高、韧性好的不锈钢以及非金属材料如橡胶、尼龙等,都可提高抗气蚀能力。

⑤ 微动磨损失效:

是指相对固定的摩擦副(许多在设计上实际是静接触的连接机构)表面之间,由于环境因素所带来的振幅很小的相对振动而产生磨损所导致的失效,微动磨损其实是一种典型的复合磨损,产生机理较复杂,其中包括黏着、氧化、疲劳和磨粒作用等,人们一般从发生磨损部位的结构特征来判定微动磨损。

微动磨损的特点是:

在一定范围内磨损率随载荷增加而增加,超过某极大值后又逐渐下降;温度升高则磨损加速;抗黏着磨损性能好的材料抗微动磨损性能也好;零件金属氧化物的硬度与金属硬度之比较大时,容易剥落成为磨粒,增加磨损;若氧化物能牢固地黏附在金属表面,则可减轻磨损;一般湿度增大则磨损下降。在界面间加入非腐蚀性润滑剂或对钢进行表面处理,可减小微动磨损。微动磨损失效普遍存在于机械行业、航空航天器、核反应堆、电力行业、桥梁工程、交通运输工具等领域的紧密配合部件中。可以说,几乎所有的机械都存在微动磨损,但微动磨损失效通常发生在各类紧固件、定位栓、榫头、销连接、铆接、锥套等连接件部位以及某些结构的结合部位。

微动可以从两个不同的方面对部件产生危害:

一是表面微动磨损导致零件松动、功率下降、噪声增加,或因磨屑聚集过度造成运动副咬死;

二是局部表面或亚表面产生微裂纹,在反复交变应力作用下微裂纹扩展至疲劳断裂即微动疲劳断裂。已有大量因微动磨损失效导致航空航天灾难性事故的研究报道。在航空发动机上,严重的微动磨损部位是压气机转子叶片与轮盘之间榫头-榫槽连接处的接触表面。

特别是钛合金对微动损伤很敏感,可导致疲劳寿命下降35%~80%。压气机叶片振动使榫头与榫槽之间的安装接触表面出现相对滑动,形成微动磨损并萌生疲劳裂纹,导致转子叶片早期断裂击穿机匣或摧毁后面的结构。改善连接部位结构、对部件的结合面进行必要的润滑处理是防止微动磨损失效的有效途径。

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