等离子喷涂 NiCr-Cr3C2基复合自润滑涂层的组织及摩擦学性能

将NiCr-Cr3C2复合粉和Ni包MoS2粉按不同比例混合,制成三种喷涂粉末,采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面制备复合自润滑涂层,并对涂层的物相组成、显微组织及摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:三种涂层的物相组成相同,主相均为Cr7C3,Ni和MoS2;涂层与基体的结合为机械结合,孔隙率较低,表面有少量微裂纹;喷涂粉末中的Ni包MoS2粉偏少或偏多都会导致涂层的摩擦磨损性能变坏,Ni包MoS2粉质量分数为30%时,涂层的摩擦系数及磨损率最低,分别约为0.36和3.3×10-4mg/s。     

Ti811表面Ni基激光熔覆层显微组织及摩擦磨损性能的研究

目的通过激光熔覆技术在Ti811钛合金表面制备Ni基复合涂层,以改善其摩擦磨损性能。方法采用同轴送粉激光熔覆技术在钛合金表面制备Ni45+WC+Y2O3多道搭接激光熔覆层,运用XRD、SEM、EDS分析熔覆层微观组织及相组成,运用Bramfitt二维点阵错配度理论,计算低指数晶面间二维错配度,分析复合相结构。采用显微硬度计测试熔覆层显微硬度值,通过摩擦磨损试验机测试基材和熔覆层的摩擦磨损性能,采用白光非接触式轮廓仪测量基材和熔覆层磨损体积,结合磨损表面形貌,分析熔覆层磨损机制。结果熔覆层生成相主要包括Ti2Ni、Ti B2、Ti C、α-Ti以及Ti C依附于Ti B2的复合生长相。复合相中,Ti B2(0001)晶面与Ti C(111)晶面受热膨胀影响的二维点阵错配度δ=0.907%,满足晶格界面共格原则,Ti B2可有效作为Ti C的异质形核基底。熔覆层显微硬度值约为1050～1100HV0.5,摩擦系数约为0.42,磨损体积为4.07×107μm3,磨损率为3.0×10–4mm3/(N·m),磨损机制是以磨粒磨损为主,粘着磨损为辅的混合磨损机制。结论与基材对比,熔覆层显微硬度值提高约2.5倍,摩擦系数和磨损率分别降低约35%和36%,熔覆层摩擦磨损性能显著提高。     

Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层制备及高温摩擦学行为研究

目的 基于表面耐高温薄膜和高承载金属陶瓷涂层性能优势协同的设计思想,制备Cr3C2-NiCr/ TiSiN-CrAlN复合涂层,提高硬质薄膜机械性能和不同温度下的摩擦学性能。方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)和电弧离子镀(AIP)技术制备Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米压入仪、划痕仪和高温摩擦磨损试验机等对复合涂层的微观结构、机械性能和不同温度下的摩擦磨损行为进行系统研究。结果 Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层微观结构致密,界面结合良好,其顶层耐高温薄膜由CrAlN结合层和TiSiN-CrAlN交替多层构成,总厚度约6.7 μm,低于不锈钢表面直接沉积TiSiN-CrAlN薄膜的厚度(约9.6 μm)。Cr3C2-NiCr支撑层微观结构和形貌影响其表面沉积TiSiN-CrAlN薄膜的结晶性。Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有优异的机械性能,其纳米硬度和弹性模量分别高达(37.3±2.6)GPa和(506.1±10.6)GPa,结合力相比不锈钢表面TiSiN-CrAlN多层膜显著提高。得益于Cr3C2-NiCr支撑层的引入,复合涂层在不同温度下的摩擦因数和磨损率均比单一薄膜的低,其摩擦因数在900 ℃下可稳定保持在0.44左右,磨损率约为3.13×10^?5 mm³/(N.m),表现出良好的高温摩擦学性能。此外,磨损机制分析表明,500 ℃以下主要为磨粒磨损和黏着磨损,摩擦因数较大、不稳定,但磨损率基本不变;700 ℃时由于Cr3C2-NiCr层的支撑作用而无明显的疲劳磨损,氧化磨损发生;900 ℃时氧化磨损主导,摩擦界面生成主要成分为TiO2、Cr2O3的摩擦反应膜。结论 采用HVOF和PVD相结合的方法在不锈钢表面制备的Cr3C2-NiCr/TiSiN-CrAlN复合涂层具有良好的机械性能和优异的高温摩擦学性能,可进一步改善耐高温薄膜的综合性能,具有良好的应用前景。     

多层梯度结构对TiAlSiN涂层摩擦磨损性能的影响

为提高304不锈钢耐磨损性能,采用磁过滤阴极弧等离子体沉积的方法制备TiAlSiN多层梯度涂层,研究多层梯度结构对涂层摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕仪和划痕仪等方法对涂层的表面形貌、物相结构以及力学性能进行表征,并通过MST-3001摩擦磨损试验仪测试不同结构涂层的摩擦磨损性能。结果表明:与TiAlSiN单层涂层相比,TiAlSiN多层梯度涂层具有更高的结合力和韧性;两种涂层的摩擦因数和磨损率都远小于304不锈钢,其中TiAlSiN多层梯度涂层具有比单层涂层更低的磨损率,磨损率由2.6×104μm3/(N·m)降至8.5×103μm3/(N·m),降低了67.8%,TiAlSiN多层梯度涂层磨痕表面光滑致密,主要磨损机制为轻微粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损的协同作用。     

大气等离子喷涂TiB2-316L不锈钢基复合涂层及其耐磨性能

分别采用高能球磨制备了TiB2含量(质量分数)为10%的316L不锈钢基复合粉,高能球磨与喷雾干燥造粒工艺制备了TiB2含量(质量分数)为40%的316L不锈钢基复合粉,大气等离子喷涂制备相应的TiB2-316L不锈钢基金属陶瓷涂层与316L不锈钢涂层.室温下采用高速环块磨损试验研究TiB2-316L不锈钢基金属陶瓷涂层的磨损特性.采用X射线衍射分析涂层物相,扫描电镜分析喷涂粉末、涂层结构和摩擦副磨损表面形貌.结果表明,大气等离子喷涂两种制粉工艺获得的316L不锈钢基TiB2复合粉能获得较耐磨的316L不锈钢基TiB2复合涂层,耐磨性高于316L不锈钢涂层,且TiB2在复合涂层中增强涂层耐磨性的原因是TiB2颗粒在涂层316L韧性基体中充当强化相,且TiB2在摩擦接触处摩擦氧化形成的氧化产物具有自润滑特性,能减少涂层的磨损量.     

激光熔覆NiCoCrAlY/HfB2复合涂层结构及高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCoCrAlY/HfB2复合涂层。用XRD和SEM分析了涂层的组成和组织结构,在SRV-IV微动摩擦磨损试验机上对涂层不同温度下的摩擦磨损性能进行对比测试,采用SEM和三维表面轮廓仪对磨损后试样、对偶球和磨屑的形貌进行了分析。结果表明:NiCoCrAlY/HfB2复合涂层主要组成为NiTi、HfB2、TiB2、Co3Ti、CrTi4和Hf3Ni7相,复合涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为块状晶。涂层的平均显微硬度约为850HV0.2,是基材硬度的4.25倍。在20℃、100℃、300℃和500℃摩擦测试温度下涂层的摩擦因数和磨损率随温度的升高而减小,复合涂层的磨损率在10-4～10-5 mm3/Nm数量级,具有较好的高温耐磨性能,涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。     

超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的摩擦腐蚀性能研究

目的研究不同喷涂距离下WC-10Co-4Cr涂层的摩擦腐蚀性能,探究其机理并优化工艺参数,以提高涂层性能。方法通过超音速火焰喷涂技术在304不锈钢基体上制备WC-10Co-4Cr防护涂层,通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究涂层的微观结构及相组成,采用维氏显微硬度计测量涂层的显微硬度。采用装配有电化学工作站的摩擦磨损测试仪,对浸没于3.5%NaCl盐溶液中的涂层进行摩擦腐蚀实验,测量涂层在静态及滑动条件下的磨损率、摩擦系数和极化曲线。结果喷涂距离提高时,涂层孔隙率降低,硬度提高,达到1100～1400 HV。在腐蚀介质中滑动摩擦时,WC-10Co-4Cr涂层的磨损率较304不锈钢低2个数量级,磨损率为1.7×10~(-7)mm~3/(N·m),而304不锈钢的磨损率为2.6×10~(-5)mm~3/(N·m)。结论 WC-10Co-4Cr涂层良好的摩擦腐蚀性能归因于承受负载的WC相与产生钝化的金属粘结相之间的协同作用,其抵抗涂层受摩擦腐蚀破坏。     

等离子喷涂 NiCr / Cr3 C2 -hBN 复合涂层的制备及摩擦性能研究

目的加入h BN作为固体润滑剂,提高Ni Cr/Cr3C2复合涂层的摩擦性能。方法采用化工冶金包覆、喷雾造粒和固相合金化技术制备Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合粉体,再采用等离子喷涂技术制备复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和高温摩擦磨损试验等手段研究粉体和涂层的显微结构、物相组成以及室温至800℃的摩擦磨损性能,探讨Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和400,800℃下的磨损机理。结果等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层呈典型的层状结构,涂层结合强度可达24 MPa,孔隙率为(8.47±0.5)%。涂层的摩擦系数和磨损率均随着温度的升高而先升高,后逐渐降低,400℃时最高,分别约为0.59和9.2×10-4mm3/(N·m),800℃时分别降至0.45和4.1×10-4mm3/(N·m)。高温下,h BN润滑膜和金属氧化物的形成是摩擦系数和磨损率降低的主要原因。室温下涂层的主要磨损机制是脆性断裂;400℃时,涂层的主要磨损机制是脆性断裂、塑形变形和轻微粘着磨损;800℃时,涂层的主要磨损机制是塑性变形、氧化、粘着磨损和涂层转移至对偶件。结论等离子喷涂Ni Cr/Cr3C2-10%h BN复合涂层在室温和高温下的润滑性能较好。     

复合CrTiAlN涂层的摩擦磨损性能及其温度的影响

论文采用物理沉积技术在M2高速钢制备多元复合CrTiAlN涂层。采用发射扫描电子显微镜、能谱仪、激光共聚焦扫描显微镜和球-盘式高温摩擦磨损试验机等分析手段对涂层的摩擦学行为进行研究。研究结果表明,涂层的摩擦系数随环境温度升高呈上升趋势。室温下涂层的摩擦系数约0.24,摩擦系数随时间变化曲线平缓;200℃时,摩擦初期涂层的摩擦系数随时间变化波动剧烈,半小时后进入稳定摩擦阶段,摩擦系数在0.53左右。同时,CrTiAlN涂层的磨损率也随环境温度升高呈上升趋势。高温摩擦时,摩擦随时间变化曲线波动很大,对磨球的受磨损程度也随温度升高而逐渐上升。涂层的磨损机制主要是氧化磨损、粘着磨损和磨粒磨损的共同作用。     

激光熔覆NiCrBSi/Ag复合涂层 结构及空间摩擦学性能

目的 提高钛及钛合金的空间摩擦学性能,拓展钛及钛合金在空间技术领域的应用范围。方法 用激光熔覆技术在纯钛基材表面制备了NiCrBSi/Ag复合涂层。用X-射线衍射仪、扫描电镜和高分辨透射电镜分析涂层的物相组成、显微组织结构和晶体结构。用空间摩擦学实验系统对NiCrBSi/Ag复合涂层在真空、原子氧和紫外辐照三种模拟空间环境以及大气环境下的摩擦学性能进行系统的研究。采用扫描电镜和能量色散光谱仪对摩擦测试后NiCrBSi/Ag复合涂层的磨痕形貌和对偶不锈钢钢球的磨痕形貌及元素面分布进行分析。深入探讨NiCrBSi/Ag复合涂层在三种模拟空间环境及大气环境下的磨损机理。结果 在纯钛基材表面通过激光熔覆制备的NiCrBSi/Ag复合涂层主要物相组成为NiTi、Ni3Ti、Cr2Ni3、Cr3Si、TiB2、Cr-Ni-Ti-Fe、Ag相,显微结构主要为等轴晶和枝状晶组织。复合涂层具有较高的显微硬度,涂层截面平均显微硬度约为830HV0.2,约是钛基材硬度的4.4倍。复合涂层在真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的摩擦系数和磨损率均小于大气环境下的值。在三种模拟空间环境下,相对于纯钛基材,复合涂层的磨损率约小2个数量级。复合涂层在真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损,在大气环境下的磨损机理主要为磨粒磨损。结论 NiCrBSi/Ag复合涂层可以显著提高纯钛基材在真空、原子氧和紫外辐照三种模拟空间环境以及大气环境下的摩擦学性能。     

高钒高速钢、高铬铸铁冷轧辊磨损试验研究

通过对高钒高速钢、高铬铸铁轧辊试样的冷轧模拟试验研究表明,高钒高速钢由于其均匀分布、形态较好的高硬度碳化物使其耐磨性大幅提高,在同等试验条件下为高铬铸铁试样的4.4倍.微观分析表明,轧辊试样磨损机理主要表现为疲劳剥落,浅层剥落主要表现为棘齿裂纹的萌生、扩展与断裂的过程;高铬铸铁轧辊试样深层失效主要表现为MC3型碳化物的断裂并形成裂纹源并在疲劳循环过程中断裂失效,高钒高速钢轧辊试样MC型碳化物有少量破碎并形成晶间裂纹源,主要失效方式表现为碳化物颗粒剥落,并对此进行了定性的力学解释.     

高Cr铸铁高温耐磨性能研究

对比分析了所研制的高Cr铸铁风帽与耐热钢(ZG40Cr24Ni9Si2NRE)风帽的高温耐磨性能。高Cr铸铁的碳化物为黑色细条杆状并且呈点状分布,有利于高温耐磨性能的提高;而现用的耐热钢w(C)量低,合金碳化物少,不利于高温耐磨性。对比试验、理论分析和生产验证,所研制的高Cr铸铁风帽在生产成本和使用寿命方面均优于厂家现用的耐热钢风帽。     

高钒高速钢的冲击磨料磨损性能试验

以高铬铸铁(Cr26及高锰钢Mn13Cr2为对比材料,在MLD-10动载磨料磨损试验机上研究了高钒高速钢以鹅卵石为磨料时的冲击磨料磨损性能.结果表明,冲击功为0.5J时,高钒高速钢(V10)的耐磨性是高铬铸铁(Cr26)的2.1倍,是高锰钢(Mn13Cr2)的2.8倍.随13着冲击功的增大,高钒高速钢(V10)的耐磨性大幅下降,但其耐磨性仍高于高铬铸铁(Cr26)和高锰钢(Mn13Cr2).     

高硼铸造耐磨合金研究的进展

在介绍了普通铸造耐磨钢铁材料存在着韧性和耐磨性不足的基础上，提出了用含有高韧性马氏体和高硬度硼化物的高硼铁基铸造耐磨合金取代普通铸造耐磨钢铁材料的设想，着重介绍了高硼铸造耐磨合金的成分、组织、性能及其应用，指出了高硼铸造耐磨合金研究和应用中存在的问题，最后提出了开发高硼铸造耐磨合金值得重视的若干问题。     

3Cr2W8V钢离子镀TiN涂层的高温滑动磨损性能

研究了3Cr2W8V钢基体离子镀TiN涂层在500-700℃的高温磨损性能。利用XRD法分析了涂层的相结构,用划痕法测定了涂层的结合力,并用SEM观察分析了磨损形貌和磨损机理。结果表明：随温度升高,TiN涂层和基体的磨损率及磨擦系数均上升。TiN涂层的高温耐磨性优于3Cr2W8V基体。涂层的主要磨损机制为粘着转移磨损和磨料磨损。     

热处理对高钒高速钢滚动磨损性能的影响

采用自制的WM-1型滚动磨损试验机研究了高钒高速钢经900～1 100℃淬火后550℃回火及1100℃淬火后250～550℃回火时的滚动磨损性能,并利用SEM对其显微组织进行了分析。结果表明:550℃回火条件下,低温淬火时基体组织以回火马氏体为主,随着淬火温度升高,残余奥氏体含量升高,马氏体含量相对减少,而耐磨性随淬火温度升高逐渐升高;1 100℃淬火条件下,低温回火时基体组织主要以残余奥氏体为主,随着回火温度升高,残余奥氏体量减少,而其耐磨性随回火温度的升高逐渐升高,达到一定值后开始降低。以耐磨性为评价标准,最佳热处理工艺为:1050℃淬火,450℃或550℃回火;研究结果揭示了适量的残余奥氏体有利于提高滚动磨损性能。     

热处理对高钒高速钢滚动磨损性能的影响

采用自制的WM-1型滚动磨损试验机研究了高钒高速钢经900-1100℃淬火后550℃回火及1100℃淬火后250～550℃回火时的滚动磨损性能，并利用SEM对其显微组织进行了分析。结果表明：550℃回火条件下，低温淬火时基体组织以回火马氏体为主，随着淬火温度升高，残余奥氏体含量升高，马氏体含量相对减少，而耐磨性随淬火温度升高逐渐升高；1100℃淬火条件下，低温回火时基体组织主要以残余奥氏体为主．随着回火温度升高，残余奥氏体量减少，而其耐磨性随回火温度的升高逐渐升高，达到一定值后开始降低。以耐磨性为评价标准．最佳热处理工艺为：1050℃淬火，450℃或550℃回火；研究结果揭示了适量的残余奥氏体有利于提高滚动磨损性能。     

碳化物在高铬铸铁高应力磨料磨损中的影响

对不同载荷作用下的高铬铸铁在耐磨实验机上进行了磨料磨损试验;对在不同的碳化物对基体的保护作用与碳化物的剥离进行了相关的分析.结果表明载荷在一定值以下磨损较为缓慢,当载荷超过一定值时,磨损急剧加剧,随着载荷的增加"尺寸较小"的碳化物首先剥离基体,当载荷继续增大时,"尺寸较大"的碳化物也剥离基体并有碎裂现象.这要求高铬铸铁中的碳化物不仅要分布均匀,碳化物的尺寸也要合适.     

5CrMnMo钢膏剂硼铝共渗层的高温磨损特性

研究了5CrMnMo钢膏剂硼铝共渗层的高温磨损特性,结果表明,渗层磨损机制以疲劳剥落为主,兼有磨料磨损,剥落裂纹源于层中疏松、孔洞等缺陷处,并在周期机械应力周期热应力作用下扩展。     

5CrNiMo钢的高温滑动磨损特性

研究了５ＣｒＮｉＭｏ钢在４００℃、５００℃、５５０℃及６００℃等不同温度下的滑动磨损行为，利用扫描电镜、波谱仪及Ｘ射线衍射仪对磨损面形貌及成分进行了分析。结果表明：５ＣｒＮｉＭｏ钢的磨损机制随温度而异，表面氧化膜有减摩、抗磨作用。