[发明专利]一种粉末冶金摩擦材料表面氧化复合层覆盖率预测方法

摘要

本发明涉及一种粉末冶金摩擦材料表面氧化复合层覆盖率预测方法，应用理论和测试相结合的手段，通过摩擦材料在滑摩过程中所表现出来的特性关系，在不拆卸零件进行表面检测的情况下，通过数据特征就可以预测目前摩擦材料的氧化复合层覆盖率。通过建立温度、摩擦系数和表面氧化复合层覆盖率之间的关系，该方法能够准确判断使用过程中的摩擦材料的氧化复合层覆盖率，估算出其氧化百分比，为摩擦元件检测、寿命预测和设计提供了有效的技术手段。

主权项

1.一种粉末冶金摩擦材料表面氧化复合层覆盖率预测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、确定摩擦材料在无氧化的初始状态下的摩擦系数随温度的变化过程，方法为：同时测量摩擦材料的摩擦系数和温度，通过力传感器测定正压力P和摩擦力F，取二者的比值为摩擦系数μ；通过热电偶或者热电阻测量摩擦材料的温度；绘制摩擦系数随温度的变化曲线，确定曲线的斜率θ₁；/n步骤二、按照摩擦材料组分中金属元素的氧化物作为摩擦材料氧化层的组成物质，忽略非金属材料、粘结剂对于摩擦材料整体氧化的影响，确定完全氧化后摩擦材料的组分，并仿照步骤一的方法确定完全氧化后摩擦材料的摩擦系数随温度的变化过程和曲线的斜率θ₂；/n步骤三、按照线性关系拟合所述摩擦系数随温度变化曲线，将步骤一和步骤二中确定出的曲线斜率θ₁和θ₂带入公式(1)的等号左边，从而分别确定出氧化前后的表面形貌变化函数f(D,G)的值，其中D表示分形维数，G表示尺度系数，/n /nk为热传导率，ρ为密度，c为比热，H_b为布氏硬度，v是滑摩速度，μ为摩擦系数，则存在如下关系：/n /n式中，η为氧化复合层的覆盖率，P为正压力，F为摩擦力，s_m为摩擦材料的剪切强度，p_m为材料的屈服强度，α代表了摩擦材料的结合点生长常数，下标m表示摩擦材料组分中金属元素，o代表摩擦材料组分中金属元素的氧化物，i为摩擦材料组分中金属元素的氧化物与摩擦材料组分中金属元素的剪切强度比值；k为摩擦材料组分中金属元素的氧化物与摩擦材料组分中金属元素的抗压屈服强度比值；对于η假设，在摩擦材料未经过氧化之前η＝0，η随着摩擦升温而增大，直到摩擦材料达到完全氧化状态，此时η＝1；通过选择摩擦材料氧化演化过程模型进而求出此时的摩擦材料的氧化复合层覆盖率、摩擦系数和温度之间的关系；/n步骤四、通过测定以上述摩擦材料制成的待测样件在工作过程中的摩擦系数和温度，比对步骤三中获得的摩擦材料的温度、摩擦系数和表面氧化复合层覆盖率三者之间的关系，确定待测样件在工作过程中的氧化程度，即氧化复合层的覆盖率；当氧化复合层覆盖率达到100％，即表明材料将永久失效；通过任意多次对同种摩擦材料的氧化复合层覆盖率预测，即推断出这种摩擦材料的失效时间。/n