激光熔覆TiB2颗粒增强镍基合金复合涂层的微观组织与摩擦学性能研究

为了提高铝合金摩擦构件的耐磨性能,运用激光熔覆技术在铝合金表面制备了TiB₂颗粒增强镍基合金（TiB₂/镍基合金）复合涂层,分析了其微观组织结构,研究了其在干摩擦和海水介质中的摩擦磨损行为与机制。结果表明：复合涂层中均匀分布有TiB₂增强相,并含有TiB、TiC、CrB和Cr₂₃C₆等反应生成硬质相,显微硬度达到855.8HV_0.5,是铝合金母材的6.7倍;不同环境介质中,复合涂层的摩擦系数和磨损失重均较镍基合金涂层和铝合金母材显著降低;干摩擦条件下,复合涂层的磨损机理以微观切削磨损为主,并伴有一定的硬质颗粒剥落;海水环境中,复合涂层的磨损机理转变为微观切削磨损和点蚀腐蚀磨损。     

不同环境温度下CaF2/TiC/镍基合金复合涂层摩擦磨损性能研究

为提高镍基合金涂层在苛刻摩擦条件特别是高温无润滑时的摩擦磨损性能,在45^#钢表面制备了CaF₂和TiC颗粒协同改性镍基合金复合涂层,分析其微观结构,研究其在不同温度下的摩擦磨损行为与机理。结果表明：CaF₂/TiC/镍基合金复合涂层的微观组织呈层状分布,主要由γ-Ni、CrB、Cr₇C₃、TiC和CaF₂物相组成。CaF₂/TiC/镍基合金复合涂层在不同环境温度下具有优异的减摩耐磨性能。从室温到500 ℃,复合涂层的摩擦系数由0.42逐渐减小至0.29,较镍基合金涂层降低16.2%～33.9%。随着环境温度的升高,复合涂层的磨损失重逐渐减小,且大幅度低于镍基合金涂层。温度为500 ℃时,复合涂层磨损表面形成了转移膜,转移膜中含有CaF₂,起到高温减摩作用,使其摩擦系数降低。复合涂层的磨损机理主要为转移膜的疲劳剥落。随着温度的升高,转移膜的覆盖面积逐渐增大,对复合涂层起到保护作用,使其磨损失重随温度增加而减小。     

HVOF和APS制备WC-Co/NiCrBSi复合涂层高温摩擦学特性研究

运用超音速火焰喷涂(HVOF)和等离子喷涂(APS)技术在7005 铝合金表面制备了WC-Co/ NiCrBSi 复合涂层,分析了2 种技术所制备复合涂层的微观结构,研究了其在高温条件下的摩擦磨损行为与机制。结果表明:采用HVOF 技术制备的复合涂层孔隙率仅为APS 制备复合涂层的28. 9%;其显微硬度(838. 4HV0. 5)以及与基体间元素扩散层厚度( Al:13. 17 μm, Ni:12. 55 μm) 均高于APS 制备的复合涂层。不同温度条件下,HVOF 制备复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于APS 制备复合涂层。室温25 ℃时,HVOF 制备复合涂层以微观切削磨损和轻微的疲劳磨损为主,而APS 制备的复合涂层则主要为疲劳断裂磨损;高温400 ℃条件下,前者的磨损机理变为多次塑变磨损和氧化磨损,而后者则为严重的粘着磨损和氧化磨损。     

塑料模具钢表面激光熔覆陶瓷复合涂层的性能研究

为了提高覆层的硬度和耐磨性,在塑料模具钢P20表面预置非晶的纳米Al2O3,TiC,WC等陶瓷硬质颗粒的涂层,采用CO2激光器进行熔覆处理。对激光熔覆陶瓷复合层的显微组织结构进行了分析,并测试了其硬度和耐磨性。结果表明:通过高能量密度的激光处理,基体和熔覆层元素相互扩散与反应,其中的WC,Al2O3,FeSi成为熔覆层中的硬质相,显著提高了材料的硬度和耐磨性。磨损后熔覆层表面主要为细小的划痕,其磨损方式主要为磨粒磨损。     

Al/Fe金属复合涂层冷喷沉积行为及结构特征

为研究Al/Fe复合粉末在冷喷涂沉积过程中的粒子碰撞变形行为、结合机理及涂层组织结构特征,以机械混合Fe、Al粉末为喷涂原料(w(Al)∶w(Fe)=85∶15),使用冷喷涂沉积Al/Fe金属复合涂层。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度仪等分析Al/Fe复合涂层的显微组织、相结构、硬度及Fe、Al粒子的变形形貌。结果表明:Al粒子在沉积过程中由于发生强烈塑形变形明显扁平化,并通过机械咬合形成致密的基体相,而硬度较高的Fe粒子则变形较少,基本保持初始形貌并弥散分布在Al基体之中;Al粒子内部靠近碰撞界面处的晶粒由于强烈变形被明显拉长,而远离碰撞界面的晶粒则保持近似球形;冷喷Al/Fe金属复合涂层的相结构与初始喷涂粉末完全相同,涂层组织致密,孔隙率约为1.2%,涂层的硬度显著高于初始粉末。     

(W,Ti)C/石墨/镍基合金复合涂层摩擦磨损性能研究

为了获得既具有自润滑减摩特性又有高耐磨性能的金属摩擦构件表面,提高高接触应力下金属摩擦副的使用寿命和可靠性,运用等离子喷涂技术在45#钢表面制备了(W,Ti)C/石墨/镍基合金复合涂层.研究了室温干摩擦条件下复合涂层的摩擦磨损性能,并用SEM和EDX对磨损表面进行了测试分析.结果表明:复合涂层与Si3N4和GCr15对...     

Ni-P-PTFE镀层的制备及性能研究

采用化学镀方法在45钢表面制备Ni-P-PTFE镀层,利用显微硬度计、摩擦磨损试验机测试镀层的显微硬度、磨损质量和摩擦因数,并用扫描电镜和EDS能谱仪观察镀层的表面形貌及分析元素组成。结果表明:随着PTFE含量增加,Ni-P-PTFE镀层的显微硬度、磨损质量以及摩擦因数均呈下降趋势;当PTFE的含量为8 m L/L时,镀层显微硬度、磨损质量和摩擦因数分别为344HV、7.5 mg和0.38。     

氩弧原位自生TiC复合涂层组织与抗磨性能研究

采用氩弧熔覆技术在16Mn钢基体上制备原位形成的TiC颗粒增强金属基复合涂层。利用OM、SEM、XRD,对熔敷层显微组织和物相进行分析。结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;原位形成的细小TiC颗粒弥散分布于熔敷层内;显微硬度和耐磨性测试结果表明,涂层具有比较高的硬度和耐磨性。     

TiAlN/TiN减摩耐磨涂层试验研究

用多弧离子镀法在旋转密封环表面沉积TiAIN/TiN复合涂层。并用扫描电镜,X射线衍射仪和显微硬度计研究膜层性能。测试结果表明：TiAIN/TiN复合涂层的主要相TiN,以(111)晶面生长;表面粗糙度为0.48 μm;膜基结合力为40 N;显微硬度为HV=2 035;TiAIN/TiN复合涂层密封环实际工况的摩擦因数为0.37,平均磨损率为7.96×10-10 m3/h．     

超音速等离子喷涂Cr_2O_3-TiO_2涂层的组织及摩擦学性能

为研制一种高炉风口用耐高温、耐磨损涂层材料,采用超音速大气等离子喷涂法在铜合金(Cr Zr Cu)基体上制备Cr_2O_3-TiO_2复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、图形软件(Image-Pro Plus 3.0)和显微硬度计对Cr_2O_3-TiO_2复合涂层的显微组织进行表征,利用销盘式摩擦磨损仪在室温干滑动磨损条件下测试涂层的摩擦学性能。结果表明:喷涂后涂层与初始粉末的物相成分相近,主要是Cr_2O_3和TiO_2(金红石相),不同的是涂层中发现少量的低价氧化钛(TiO_2-x);涂层的截面组织比较致密,为典型的波浪形堆叠结构,孔隙率为1.16%,显微硬度为1 573HV0.3;涂层的断口形貌主要由短轴晶组成,另有少量熔融不完全颗粒。摩擦磨损试验表明:涂层的摩擦因数在0.4左右,平均磨痕宽度为354.8μm,磨损体积为21.75 mm3;磨损机制主要为塑性变形生成的平滑表面摩擦膜及少量疲劳脆断导致的涂层材料剥落。Cr_2O_3-TiO_2复合涂层具有自润滑特性,能够有效地防止基体材料的磨损。     

低碳钢表面Cr合金层的低温高能球磨制备

采用高能球磨机,利用机械合金化原理,在室温下于20钢表面制得 Cr 合金层。采用 SEM、EDS、XRD 和显微硬度测试等技术分析 Cr 层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨合金层的形成机理。结果表明。采用本实验工艺能在20钢表面形成界面结合良好且厚度为60～80μm的 Cr 合金层。显微硬度测试表明,合金层最大显微硬度值高达661HV0.1,是基体硬度值的3倍多。界面处的显微硬度呈现梯度变化,对合金层起到很好的缓冲和支撑作用。分析其机理可知,大量机械能的输入促进了粉末与基体的结合,加快了原子间的扩散,使得 Cr 合金层得以形成。     

激光能量密度对激光熔覆NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响

为探究激光熔覆过程中能量密度对NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响,在304不锈钢表面制备了NiCoCrAlY涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了NiCoCrAlY涂层的相组成和微观组织。通过显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机研究了NiCoCrAlY涂层的硬度和耐磨性能。结果表明：NiCoCrAlY涂层气孔数量随激光能量密度增大而减少,熔深和熔高随激光能量密度增大而增大,当激光能量密度为3.8 kJ/cm²时涂层稀释率最低,同时气孔数量较少。NiCoCrAlY涂层中包含γ/γ′相和β相,微观结构以柱状晶为主,随着激光能量密度的增大,β相含量升高,柱状晶变大。不同激光能量密度下NiCoCrAlY涂层硬度均高于基体,当激光能量密度为3.8 kJ/cm²时 涂层硬度最高,为301 HV_0.2. 在往复摩擦磨损实验中,当激光能量密度为3.8 kJ/cm²时 NiCoCrAlY涂层摩擦系数最小为0.46,磨损体积最少为0.235 9 mm³,磨损机理主要为磨粒磨损,耐磨性能最好。     

TATB原位包覆CL-20的研究

采用原位合成法制备了CL-20/TATB复合物,并与机械混合法制备的混合药剂进行比较,利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)、摩擦感度测试和静电感度测试对药剂进行了表征。结果表明:原位合成法制备的TATB粒度为6μm,TATB对CL-20的包覆效果比机械混合法的包覆效果更完整均匀;DSC分析表明,原位包覆法样品中CL-20的热分解温度比纯CL-20的热分解温度更高;机械感度和静电感度测试结果表明,相比机械混合法制备的混合药剂,在相同配比下原位合成法制备的CL-20/TATB复合物显示出更好的钝感效果。     

高品质HMX的包覆降感技术

为进一步降低高品质HMX的感度,采用石蜡(W)、热塑性聚氨酯(TPU)等材料为钝感包覆剂,对高品质HMX(D-HMX)进行了表面包覆.先通过测试接触角、计算表面能验证了W及TPU等材料包覆D-HMX的可行性.用SEM、XPS对包覆效果进行了表征,对包覆前后样品的机械感度进行了测试和对比.结果表明,W及W与TPU的复合可对D-HMX进行完整的包覆,使D-HMX的撞击感度由80％降低16％,而摩擦感度由72％进一步降低到4％,获得钝感复合炸药粒子;W在非水介质Novec7200中对D-HMX的包覆度更高,撞击感度降至0％,降感作用更好.     

高聚物粘结炸药及其涂层的摩擦性能

分别采用材料试验机和纳米压痕仪测试了两种高聚物粘结炸药(PBX)材料(P1、P2)和两种高分子涂层(C1、C2)在宏观和微纳尺度上的摩擦性能,并对这四种材料的摩擦性能进行了比较,同时还对这四种材料在60℃、80%RH、2个月条件下老化后摩擦性能的变化进行了试验研究。试验结果表明:(1)两种尺度上的摩擦性能具有一定的相关性;(2)四种材料中,C1涂层摩擦系数明显偏大,与P1、P2差异明显,C2涂层摩擦系数与P1、P2比较接近;(3)老化后,只有C1涂层摩擦系数增大,其它材料摩擦性能没有显著变化。     

延寿修复材料在身管武器上的应用研究

为了研究延寿修复材料对武器身管的修复延寿效果,开展了延寿修复材料的应用研究。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱仪、烧蚀试验机、摩擦磨损试验机等对延寿修复材料的形貌、相结构、烧蚀性能、腐蚀性能、摩擦磨损性能进行了表征;并利用某型枪、某型滑膛炮进行了实弹射击试验。研究结果表明：修复后,在金属表面附着一层涂层材料,枪管及炮管表面的凹坑、裂纹逐渐被填补,表面渐趋光滑;修复材料使用后能够明显降低枪管温升,且不会对枪的精度产生影响;对于中小口径火炮,修复材料可在一定范围内增大弹丸初速,减小膛径磨损量。     

调质对Ni基合金+WC复合涂层疲劳强度的影响

经过真空熔烧Ni基合金 +WC复合涂层的 4 5钢基体的硬度和强度都很低 ,为了提高基体的硬度 ,对涂层后的材料进行调质处理。调质后涂层硬度不变 ,而基体硬度有较大的提高。通过旋转弯曲疲劳试验 ,比较涂层试样与未涂层试样在调质处理后的疲劳强度。试验结果表明 ,在低周疲劳时 ,涂层试样的疲劳强度大于未涂层试样 ;在高周疲劳时 ,涂层试样的疲劳强度小于未涂层试样。     

全程转速下浮动支撑湿式离合器带排转矩计算模型与验证

基于摩擦元件偏置现象及高转速差下间隙收缩现象,运用陀螺效应原理建立了摩擦元件低转速差下偏置状态分析模型。针对摩擦副间油膜的高速负压现象,建立了高转速差下摩擦副间隙负压收缩模型,分析了从低速差到高速差全程变化过程下的摩擦副间隙动态变化规律。提出考虑摩擦副间隙动态变化影响的带排转矩改进模型,进行了仿真分析,并搭建了带排转矩试验平台。研究结果表明：润滑条件一定时,湿式多片离合器带排转矩随转速差增大呈先增大、后减小、再增大的变化趋势;摩擦副偏置现象在低转速差(0~1 000 r/min)段对带排转矩影响较大,而间隙收缩现象在中转速差和高转速差(大于1 000 r/min)段时为影响带排转矩的主要因素;通过与试验结果对比发现摩擦副间隙动态变化影响的改进模型平均相对误差在中转速差和高转速差(大于1 000 r/min) 段时为6.34%,显著提高了对湿式多片离合器带排转矩值估算的准确度。     

仿生聚多巴胺对HMX、TATB和铝粉的界面性能改性

为了研究表面改性方法及表面包覆均匀性、浸润性等性状对含能材料的机械感度、界面力学性能以及工艺性能的影响,仿生贻贝黏附蛋白的作用原理,以多巴胺为前驱体,采用一步法使其在含能材料表面聚合形成一层致密牢固的包覆薄膜聚多巴胺(PDA),制备了改性单质炸药(HMX@PDA、TATB@PDA)和改性铝粉(Al@PDA)。通过扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和接触角测试仪对改性含能材料的表面形貌、药柱断裂处微观形貌、元素含量以及表面浸润性能进行了表征,采用国军标(GJB-772A-1997)、巴西实验等标准测试方法对改性含能材料的机械感度、拉伸应力-应变曲线等进行了测试,并将实测性能与未改性含能材料进行了对比分析。结果表明,与HMX晶体比较,HMX@PDA晶体的摩擦感度下降30%,特性落高数值增加一倍;与TATB基药柱比较,TATB@PDA基药柱的拉伸强度提高约15%;与Al粉比较,Al@PDA在HTPB液相中24h后可有效减缓沉降。聚多巴胺对晶体完整致密的包覆性能以及含有丰富活性基团的特性,对含能材料的包覆降感、界面力学性能提升和工艺稳定性提升等方面具有显著的界面改性作用。