Atomistic insights into friction and wear characteristics of M50 bearing steel: a molecular dynamics simulation study

材料科学 缩进 刮伤 磨损 分子动力学 复合材料 法向力 摩擦学 方位(导航) 接触力学 剪切(地质) 机械 结构工程 有限元法 物理 工程类 计算化学 化学 地理 地图学
作者
Yuchen Han,Lei Yang,Xunkai Wei,Hao Wang,Guoru Fu
出处
期刊:Molecular Simulation [Taylor & Francis]
卷期号:50 (13): 869-880 被引量:1
标识
DOI:10.1080/08927022.2024.2361713
摘要

M50 bearing steel is a typical alloy material widely used in aeroengines due to its high hardness and fatigue life at high temperatures. To reveal the frictional mechanisms and wear behaviours of contact and sliding, a molecular dynamics simulation model consisting of an indenter and substrate is constructed. The results indicate that, during the indentation process, the normal load exhibits a linear relationship with the indentation depth at shallow depths. With further penetration, the substrate generates severe deformations and subsurface damages. Throughout the scratching process, the average friction force exhibits a linear increase with the growing scratching depth, while the coefficient of friction decreases. Surface morphologies and shear strain distributions are analyzed to elucidate plastic deformation and atomic displacement. Moreover, the wear atom shows a linear proportionality to both scratching distance and depth. These findings enhance understanding of frictional properties and atomic wear behaviour of M50 bearing steel during contact and sliding, potentially informing bearing failure prediction and material optimization.
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