QPQ盐浴复合处理技术对3Cr2W8V钢组织和性能的影响

QPQ盐浴复合处理是一种新的金属盐浴表面强化改性技术,将QPQ技术应用干3Cr2W8V钢,利用OM、SEM、显微硬度计、X射线衍射仪、高温摩擦磨损试验机和电化学工作站分别对QPQ渗层的显微组织、化学成分、显微硬度,物相,耐磨性和耐蚀性进行了分析研究.结果表明,QPQ渗层表面平整,当盐浴氮碳共渗时间一定时,随着氮碳共渗盐...     

H13钢双保温固体渗硼高温磨损机理

研究了H13钢高能喷丸辅助双保温固体渗硼试样和未渗硼试样的高温摩擦磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明,高能喷丸辅助双保温固体渗硼后的试样得到Fe2B单相渗硼层,高能喷丸能显著提高固体渗硼效率;渗硼试样的高温磨损率比未渗硼试样降低了30%,表明渗硼提高了H13钢的高温耐磨损性能。渗硼和未渗硼试样高温摩擦磨损后磨损表面均形成了氧化层,氧化物为Fe2O3。渗硼层在高温下具有较高的硬度及良好的抗氧化性,因此渗硼试样的高温磨损机理主要是渗硼层的疲劳剥落和氧化磨损,而未渗硼试样的高温磨损机理主要为氧化磨损和磨粒磨损协同机制。     

法向载荷对Fe基块体非晶复合材料摩擦磨损性能的影响

为研究法向载荷对Fe基块体非晶复合材料摩擦磨损性能的影响,首先利用水冷铜模吸铸法制备了Fe基块体非晶复合材料;随后采用X射线衍射仪和显微硬度计分别对试样的物相组成和显微硬度进行表征;再通过往复摩擦磨损试验仪检测试样的摩擦磨损性能。结果表明：所制备的Fe基块体非晶复合材料内部同时存在晶体相和非晶相且非晶相占比为55.65%。此外相比于同种成分的传统晶态材料,Fe基块体非晶复合材料具有较高的硬度。随着载荷的逐渐增大,试样表面的磨损机制由最初的磨粒磨损和氧化磨损逐渐演变为磨粒、氧化以及疲劳3种磨损机制共存,磨损量进一步增加。     

精密喷射成形HM1钢摩擦磨损性能研究

为了探索提高HM1钢耐磨性能的制备新途径,采用往复式滑动干摩擦实验研究了精密喷射成形HM1钢摩擦磨损性能并对其磨损机制进行了分析,同时还与铸态材料进行了对比.结果表明:不同载荷下,喷射态和喷射回火态HM1钢摩擦系数均低于铸态;当载荷为100 N时,与铸态相比,喷射态磨损量比其低约34%,喷射回火态磨损量比其减少约48%.对磨痕形貌分析表明,当载荷为40 N时,铸态试样以粘着磨损为主,当载荷为100 N时,转换为粘着磨损与磨粒磨损共存,并伴随严重的氧化磨损;对于喷射态和喷射回火态试样,则以磨粒磨损为主,氧化磨损减轻.     

21-4N气门钢的高温性能

研究了21-4N气门钢在选定温度下的拉伸和摩擦磨损性能。研究结果表明:随温度提高,21-4N钢的抗拉强度和屈服强度下降,塑性先增后减。在室温～650℃区间,21-4N钢的摩擦系数和磨损量都表现为先减后增,在500℃时达到最小值。室温下21-4N钢的磨损量较大,磨损机理主要为磨粒磨损和黏着磨损;400～600℃时,试样磨损量较小,氧化磨损和黏着磨损为主要磨损机制;600～650℃时,21-4N钢磨损量急剧增加,表现为严重的氧化磨损和磨料磨损,附带有轻微的黏着磨损。     

Q235低碳钢等离子体电解硼碳共渗处理及性能分析

采用液相等离子体电解渗方法对Q235低碳钢进行硼碳共渗(PEB/C)处理,研究了Q235低碳钢表面硼碳共渗层的形貌、结构和显微硬度。评估了PEB/C处理前后Q235钢的电化学腐蚀性能,以及以GCr15钢球作为摩擦副在不同载荷条件下PEB/C渗层的摩擦磨损特性。结果表明,经过PEB/C处理后(330V/30min),形成厚度约为20μm并主要由Fe2B相组成的渗硼层。PEB/C处理轻微提高了Q235钢的耐腐蚀性能,但明显降低了Q235低碳钢与GCr15钢球对磨的摩擦因数和磨损率。当载荷为5N时,PEB/C样品的摩擦因数和磨损率分别是Q235钢基体的1/4和1/59。     

45钢离子氮碳氧三元共渗与QPQ处理对比研究EI北大核心CSCD

盐浴复合(QPQ)技术为公认的能同时提高金属材料耐腐蚀性和耐磨性的表面改性技术,但其推广使用受到环保制约。为开发绿色高效表面改性技术,探索了离子氮碳氧三元共渗(PNCO)技术,并与QPQ技术改性效果进行了对比研究。选择45钢为原材料,分别采用PNCO技术和QPQ技术进行表面改性。利用光学显微镜及扫描电子显微镜、XRD、显微硬度计、摩擦磨损试验机、浸泡腐蚀实验对两种表面处理试样的截面显微组织、物相、表面及截面硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行测试和分析。结果表明,在510℃×4 h工艺条件下,PNCO处理获得的化合物层厚度为20.14μm,有效硬化层厚度为59μm,截面最高硬度为760HV_(0.05),磨损率为1.39×10^(-3)g·N^(-1)·m^(-1),腐蚀失重率为0.39%。XRD结果分析表明,PNCO处理后渗层形成了Fe_(x)N化合物和以Fe_(3)O_(4)为主的氧化物相。PNCO和QPQ对比研究发现,两者表层硬度、耐磨性及耐腐蚀性均相近。本研究为绿色高效表面改性技术提供了可行的研究方向。     

稀土对H13钢固体渗硼层高温摩擦磨损性能的影响

研究了稀土氯化物CeCl3添加量对H13钢固体渗硼层截面形貌、显微硬度、表面粗糙度以及相组成的影响,以及稀土催渗辅助渗硼H13钢的高温摩擦磨损性能。结果表明:添加2.5%和5%的稀土显著提高渗硼层厚度、显微硬度与致密性,但是表面粗糙度略有提高;10%稀土渗硼试样的渗层最厚,但是其显微硬度、致密性明显下降,表面粗糙度提高;稀土辅助渗硼层中除Fe2B相外还出现了(Fe,Cr)2B相;与不加稀土渗硼试样相比,5%稀土渗硼试样的渗层磨穿时间约增加一倍,磨损率降低21%;5%稀土渗硼试样磨损率比未渗硼H13钢降低了61%,并且也低于10%稀土渗硼试样。因此,加入5%稀土催渗辅助渗硼H13钢的高温耐磨损性能较优。     

硅含量对两相区调质处理的新型船用低温钢摩擦磨损性能的影响

为了提高低温船舶用钢的低温磨擦磨损性能,设计并制备了4种新型不同Si含量(0.3%、0.6%、0.9%和1.2%)并采用两相区调质处理的船用低温高强钢试样。通过在不同温度下的干滑动摩擦磨损试验,配合力学性能测试以及白光干涉仪、扫描电子显微镜、金相显微镜等微观分析技术,研究并分析了新型船用低温钢的摩擦磨损性能。结果显示:在恒定低载荷(20 N)和恒定低滑动速率(10 mm/s)条件下,该新型船用钢板的磨痕表面硬度明显高于磨损前,摩擦机理以黏着磨损、疲劳磨损为主,部分区域发生氧化磨损,磨屑被挤压产生加工硬化层。其中,Si含量为1.2%的船用低温钢在20℃和-10℃下均表现出优异的摩擦磨损性能,平均摩擦系数分别为0.41(20℃)、0.38(-10℃);磨损量分别为1.695×10-5m3(20℃)、2.097×10-5m3(-10℃)。随着硅含量的上升,使得经过两相区调质热处理的船用低温钢金相组织不同程度细化,并且使得固溶强化不断加强,磨损量降低,钢材在低温条件下的耐磨性有所提高。     

包埋法制备Zn-Ni渗层的结构及摩擦学行为研究

为了改善45钢表面摩擦磨损性能,采用粉末包埋法,在45钢表面制备出Zn-Ni渗层.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪研究了Zn-Ni渗层的厚度、显微形貌、物相组成和元素分布,采用显微维氏硬度计测定渗层的硬度,并通过多功能材料表面性能测试仪测试渗层与3种不同对摩球GCr15、Al2O3、Si3N4之间在不同正压力下的摩擦磨损性能.结果 表明:Zn-Ni渗层的厚度约为98 μm;渗层物相组成主要为FeZn10.98和FeZn8.87;Zn-Ni渗层截面硬度范围为358～615 HV0.98N;Zn-Ni渗层在往复摩擦试验中,与GCr15对摩球进行往复摩擦时主要是黏着磨损和磨粒磨损,与Al2O3对摩球进行往复摩擦时主要是磨粒磨损,与Si3N4对摩球进行往复摩擦时主要是摩擦化学过程.     

不同载荷下碳化钽/灰铸铁表面复合材料的摩擦磨损行为及机理

为了节省资源,降低成本并制备具有优异摩擦磨损性能的碳化物表面复合材料,采用原位反应方法制备了碳化钽/灰口铁(TaC/Fe)表面复合材料。通过扫描电镜(SEM)和磨损试验分析了其组织结构,重点研究了增强相颗粒TaC的形貌特征与分布特点,同时研究了该复合材料与45钢配副时的摩擦磨损特性,并分析了载荷对摩擦系数和磨损量的影响,分析了其摩擦磨损机理。结果表明:TaC/Fe复合材料增强层分为2层,组织结构均匀,表现出较典型的梯度复合特点;复合材料摩擦系数随载荷的增加逐渐降低,下降趋势逐渐变缓;复合材料磨损量随载荷的增加而下降,总体磨损量较小;复合材料的磨损机制主要包括黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、硬质颗粒的脆性断裂和剥落。     

激光熔覆Fe基合金涂层的高温磨损性能

为了提高H13钢的高温耐磨性,通过激光熔覆在H13钢表面成功制备了 Fe基合金涂层,对涂层和H13钢进行了高温磨损测试,对涂层和H13钢的高温磨损性能进行了比较研究,并讨论了其磨损机理.结果表明:与H13钢相比,该涂层的磨损率均比H13低,具有更好的高温耐磨性,尤其是在600℃时表现更为突出.在400℃下50～150 N时,涂层的磨损率随载荷增加而逐渐增加,而H13基体则是先增后降,但涂层的磨损率均比基体低.在600℃下50～100 N时,H13钢的磨损率随载荷增加而增加,在载荷为150 N时,H13钢的磨损率开始急剧增加,发生了严重的塑性挤出磨损,此条件下,涂层的磨损率也随着载荷的增加而增加,在150 N时增速较大,但磨损率远小于基体.在400℃下50～150 N时和600℃下50～100 N时涂层普遍存在氧化性轻度磨损,由此产生的致密的摩擦层可为涂层提供良好的保护.当温度和载荷分别达到600℃和150 N时,涂层疏松的摩擦层逐渐失去其保护功能,且普遍存在氧化磨损.     

不同表面处理工艺下H13钢的高温耐磨性能

首先对调质处理状态的H13钢进行了渗氮、物理气相沉积(PVD)镀膜、渗氮+PVD镀膜三种不同的表面处理,然后在UMT-3型摩擦磨损试验机上,对处理后的试样进行600℃的高温摩擦磨损试验,研究了不同工艺下H13钢的高温耐磨性能。结果表明:试样的磨损形式主要是粘着磨损+磨粒磨损,经表面处理后试样的表面硬度大幅度提高,摩擦系数大幅度降低;其中渗氮+PVD镀膜表面处理试样的高温耐磨性能最好。     

电磁轨道失效与表面喷涂Mo技术研究

为提高电磁轨道材料性能,采用等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了Mo涂层,观察了涂层显微形貌,测试了显微硬度和载流摩擦磨损性能,并与基体进行了比较。结果表明:Mo涂层显微硬度平均值为482.3HV1 N,比基体45CrNiMoVA钢硬度提高1倍。涂层与基体结合强度为41.5 MPa,结合方式为机械结合;同等载流摩擦磨损试验条件下,与基体45CrNiMoVA钢相比,Mo涂层磨合时间较短,摩擦系数更小(0.6),耐电弧烧蚀能力强,磨损量小;涂层磨损机理为断续式黏着磨损。     

激光表面强化对40CrNiMo钢组织及性能的影响

为了提高常见汽车传动轴的耐磨性及力学性能,分别采用激光淬火及激光熔覆技术对40CrNiMo钢表面进行了激光强化处理.利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的微观形貌;利用显微硬度计测试了淬火试样的硬度;利用高低温摩擦磨损试验机测试了淬火试样的摩擦磨损性能;利用万能力学试验机对熔覆层的力学性能进行了评估.结果 表明:40CrNiMo钢经激光淬火后,表面出现一层相变硬化区,深度约为300 μm,硬度值最高可达815.6 HV2N,约为基体的3.2倍;平均摩擦系数0.391,与传统淬火工艺相比下降了42.8％,磨损量1.4 mg,降低了56.3％;主要磨损机制由疲劳磨损和黏着磨损转变为磨粒磨损,耐磨性得到较大改善.40CrNiMoA钢经激光熔覆后,表面光滑平整,合金熔覆层与基体能够形成冶金结合,其抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为981 MPa、716 MPa、19.1％,断裂机制以韧性断裂为主,材料的强度和塑性均得到改善.     

极地船舶新型低温钢板的干摩擦性能

为了探讨极地船舶新型钢板(LTSM)的实用性,采用UMT-3 Tribolab多功能摩擦磨损试验机测试了其摩擦性能,研究了不同载荷下的磨损行为及其磨损机制,并与现役的DH_32型低温高强钢板进行了对比。结果表明:随着载荷的增加,2种钢板的摩擦系数都有所降低,LTSM的磨损率较DH_32的低,磨损后的接触表面硬度比磨损前有增加;当载荷从10 N升高到30 N时,LTSM的磨损机理由黏着磨损转化为磨粒磨损和疲劳磨损,在磨损过程中会发生氧化磨损;磨损过程中氧化层、转移层和磨屑都会对摩擦系数产生影响。     

低/高温对暖通用SUS301L不锈钢离子渗氮层结构与耐磨性能的影响

为了提高暖通用SUS301L不锈钢表面的综合性能,在低温(500℃)和高温(900℃)2种温度下对其表面实施渗氮形成离子渗氮层,通过试验测试的方式分析了离子渗氮层的微观组织与耐磨特性.结果 表明:500℃渗氮处理后基体表面形成了约7 μm的离子渗氮层和平直分布的白亮组织,组织中只溶入了很低比例的氮;900℃进行渗氮处理后基体表面形成了23μm厚的离子渗氮层,该离子渗氮层的XRD谱中形成了CrN与N的衍射峰.经过500℃与900℃渗氮后试样都发生了硬度的大幅提升,硬度最大的是900℃下制得的离子渗氮层.500℃下制得的离子渗氮层的硬度随着载荷的提高而不断减小.相对于SUS301L不锈钢基体,离子渗氮层的摩擦系数更加稳定,表明离子渗氮层具有更优的摩擦磨损特性.离子渗氮层的磨痕深度与宽度相比基体均明显降低,900℃渗氮后的试样获得了比500℃渗氮后的试样更高的磨损量.     

槽电压对纯铁表面液相等离子体电解硼碳氮三元共渗层摩擦磨损性能的影响

利用液相等离子体电解渗技术分别在340,360V和380V槽电压下对纯铁进行硼碳氮三元共渗(PEB/C/N)表面处理。分析纯铁表面PEB/C/N共渗层的形貌、成分、相组成和显微硬度分布。采用球-盘摩擦磨损仪评估槽电压对渗层摩擦磨损性能的影响,并分析渗层与ZrO_2球对磨时磨损机理。纯铁表面的PEB/C/N三元共渗层厚度随着放电电压升高而增大,最高硬度也相应增加。380V处理1h后硼碳氮三元共渗层中渗硼层和过渡层厚度分别达到26μm和34μm,渗层最高硬度可以达到2318HV。硼碳氮三元共渗层的磨损率仅为纯铁基体的1/10。硼碳氮共渗处理大幅度降低纯铁的摩擦因数和磨损率,但不同槽电压下制备的PEB/C/N共渗层的摩擦因数和磨损率变化较小。     

碳离子注入对硅片微摩擦学行为的影响

对单晶硅片进行不同剂量的碳离子注入,测量碳离子注入前后硅片的纳米硬度、弹性模量、硅表面与探针之间的摩擦系数和划痕深度以及硅片与Si3N4球的摩擦磨损,研究试样在过程中摩擦系数及磨损量的变化.结果表明,碳离子注入可能导致硅片表面结构的改变,从而影响了力学性能,但改善了微摩擦学特性.碳离子注入剂量为2×1015 ions/cm2时硅片的纳米硬度和弹性模量都明显降低,但其划痕摩擦系数和划痕深度均大于未注入硅片;碳离子注入后硅片的减摩效果和耐磨性能在小载荷下得到了大幅度提高,当载荷达到一定值后,摩擦系数迅速增加并产生磨损痕迹.其磨损机制在小载荷下以粘着磨损为主,在大载荷下以材料的微疲劳和微断裂为主.     

微弧氧化/磁控溅射复合涂层对镁微观结构与摩擦性能的影响

镁基材料表面进行微弧氧化处理(MAO)制备的多孔结构的陶瓷涂层在干摩擦环境下的摩擦系数较高,本文采用微弧氧化结合非平衡磁控溅射技术在纯镁基体表面制备出了MAO/CrN复合涂层。通过扫描电镜、显微硬度测试、X射线衍射仪能谱、摩擦磨损实验等手段研究了复合涂层的形貌、成分及摩擦磨损性能。结果表明:MAO/CrN复合涂层相比单层的MAO涂层力学与摩擦性能得到显著提高,其中硬度升高48%,载荷为1 N时的平均摩擦系数降低32.3%,转速为700 r/min时,磨损率降低达到74%。CrN/MAO复合涂层与WC硬质合金球在干摩擦过程中,在表层CrN涂层被磨穿之前,复合涂层磨损形式以黏着磨损和疲劳磨损为主。在表层CrN涂层被磨穿MAO涂层未被磨穿前,复合涂层的磨损形式以三体磨粒磨损为主。