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电磁轨道材料表面损伤及强化技术研究现状_闫涛

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文档简介:

图6 刨削阈值速度与不同硬度材料之间的关系Fig.6 Connection between gouge threshold velocity andhardness of different materials1.3 刨削产生的微观机理目前发现刨削产生的工况有三种:(1)火箭橇,其特点是摩擦副相对速度大,无电流且载荷单侧分布;(2)轻气炮,其特点是摩擦副相对速度大,无电流,载荷呈周向分布;(3)电磁轨道炮,其特点是摩擦副相对速度大,有电流且载荷呈双侧分布。三者产生刨削现象的共同点是摩擦副的相对速度大。除此之外,电磁轨道炮刨削产生的机理和载流摩擦的关系也十分密切。因此,电磁轨道炮刨削产生的机理涉及到高速摩擦磨损和载流摩擦磨损两个方面。(1)高速摩擦和载流引起的热效应。温度是影响材料性能的关键。在发射过程中,高速摩擦产生的摩擦热和电流产生的焦耳热使得轨道表面温度急剧升高。高温降低了材料的屈服极限,为刨削发生创造了条件。(2)高速运动引起的冲击效应。Gerstle等[5]在火箭撬刨削的最初研究中,发现轨道表面有波纹结构以及挤压的卷边和明亮的剪切带。另外,Persad等研究表明刨削在垂直轨道表面方向引起了很大的塑性变形,而且通过三维轮廓成像技术发现刨坑处引起的塑性流动深至表面以下6mm[15]。还有文献在轨道材料微观检测中发现了大量孪晶[16]。上述研究说明冲击应力产生塑性变形是刨削产生过程中的重要因素。因此,刨削产生的微观机理可以初步解释为:(1)枢-轨高速相对运动是产生刨削的基础;(2)在高速运动中产生的表面冲击和摩擦磨损引起的塑性变形是产生刨削的缘由;(3)轨道表面不规则以及摩擦和电流产生的热效应加剧了轨道材料表面的塑性变形;(4)塑性变形造成枢-轨摩擦表面进一步不规则,枢-轨之间的剪切力直接促使了刨削坑的形成(图7)。图7 刨削产生机理示意图Fig.7 Mechanism of the gouge happening2 转捩和电弧烧蚀当电磁轨道炮采用高功率脉冲电流驱动电枢高速发射时,枢-轨表面除了机械接触外,还有重要的电接触。2.1 转捩现象由于枢-轨高速相对运动,摩擦副之间产生局部失接触。在强大的接触电流作用下,枢-轨表面产生电弧,使接触性质转变为固体-等离子体-固体电接触,产生转捩现象。转捩现象产生示意图如图8所示。图8 转捩现象产生示意图Fig.8 Sket

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