织构协同磁流体对30CrMo3A合金摩擦性能的影响

摘要

目的探究不同工况下织构与磁流体对齿轮合金摩擦学性能的影响,并分析其协同作用机理。方法采用纳秒激光器在30CrMo3A合金表面构造圆形微织构图案。利用UMT-3摩擦磨损实验机分别测试了二酯基磁流体(MF)及其基载液(DOS)在润滑条件下光滑齿轮合金表面(UT)和织构齿轮合金表面(TS)的摩擦学性能。利用激光共聚焦显微镜、扫描电镜和能谱仪观察并分析了不同磨损表面的表面形貌。结果与UT-DOS相比,TS-DOS、UT-MF和TS-MF均能表现出良好的减摩性能,其中,TS-DOS在低载条件下的减摩效果相对最好,摩擦因数降低了约26.2%,随着载荷的增大,织构磨损严重,减摩效果减弱;TS-MF在不同载荷下的摩擦因数均能降低17%左右。TS-DOS的抗磨效果最好,在低载荷下基本无磨损,在重载荷下的磨损率最大降低了约60.6%,在高载荷下织构表面无法避免黏着磨损。二酯基磁流体会使磨损率增大,但能避免黏着磨损,在与织构的协同作用下,磨损率大幅下降。结论织构能够有效存储润滑油和磨屑,磁流体有“滚珠”效应,且能够有效处理磨屑,两者的结合提升了合金的摩擦学性能,但是高浓度磁流体中的Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒在较高载荷下易发生团聚,会加剧微磨削作用。