TC4合金表面Ni-SiC-Y2O3复合镀层的摩擦磨损性能

为提高TC4合金表面耐磨性能,采用复合镀方法在其表面制备Ni-SiC-Y_2O_3复合镀层,研究镀层的组织结构及其在常温和高温下(600℃)下的摩擦磨损行为。结果表明,所制备的Ni-SiC-Y_2O_3复合镀层组织致密且与基体结合紧密,主要由Ni基体和弥散分布其中的SiC颗粒及微量Y_2O_3混合组成。镀层的硬度明显高于TC4基体合金,且由表向内呈梯度降低趋势。与GCr15对摩时,Ni-SiC-Y_2O_3复合镀层在常温和600℃均具有一定程度的减磨作用,并且耐磨性能明显优于TC4基体合金。镀层在常温下的磨损失重显著低于TC4基体合金,此时其磨损机制可以归结为疲劳磨损和轻微的氧化磨损;随磨损温度升高至600℃,镀层的磨损失重明显增大,此时的磨损机制为严重的氧化磨损、削层磨损和疲劳磨损。     

TC4钛合金表面镀Cu摩擦磨损性能的研究

利用硫酸盐镀铜技术在TC4钛合金表面电镀制备Cu镀层,采用SEM、EDS和STM等方法研究TC4钛合金基体及其镀Cu层的摩擦磨损性能,分析其磨损率、摩擦系数和磨痕形貌,探讨其磨损机理。结果表明:TC4钛合金表面镀Cu可以显著地改善和提高其表面耐磨性,Cu镀层的耐磨性明显地优于TC4钛合金基体;TC4钛合金基体的磨痕呈犁沟形貌,磨损机理为剥层磨损和黏着磨损;镀Cu层的磨痕呈现的是附着的塑性变形后铜磨屑形貌,磨损机理为剥层磨损和疲劳磨损。     

摩擦配副对TC4合金磨损性能和磨损表面组织的影响

分别采用GCr15和SiC球作为摩擦配副,研究了TC4合金的摩擦磨损性能及磨损表面的组织变化。结果表明:在相同摩擦载荷和磨损时间内,使用GCr15球作为摩擦配副时,TC4合金的摩擦系数较使用SiC为摩擦配副时的高,但磨损质量损失较小。TC4合金基体在两种摩擦配副下的磨损机制均主要为犁削磨损、粘着磨损和氧化磨损;使用GCr15球作为摩擦配副时粘着磨损和氧化磨损更加显著。     

摩擦氧化层对TC4合金磨损行为和摩擦系数的影响

选取TC4合金与3种对偶件微动磨损的完全滑移区,研究摩擦氧化层的形成对TC4合金微动磨损行为和摩擦系数的影响。结果表明:室温下摩擦系数曲线经历阶段性变化,磨损表面未形成摩擦氧化层,磨损率均较高。合金基体加热至260℃时,TC4/GCr15微动摩擦系数曲线最早出现由动态稳定向直线稳定的过渡,最早发生轻微磨损转变和摩擦氧化层的形成,磨损率明显减小,TC4/Si_3N_4和TC4/Al_2O_3微动磨损表面未形成摩擦氧化层,磨损率急剧攀升至最大值。继续升温至450℃时,TC4合金与3种对偶件微动磨损均形成不同于基体的摩擦氧化层,磨损率低于室温且达到最小值。TC4合金良好的高温微动磨损性能可归因于分布均匀、连续致密、粘结良好的摩擦氧化层的形成。TC4合金轻微磨损转变前微动损伤由粘着和磨粒磨损控制,轻微磨损转变后由氧化磨损伴随轻微磨粒磨损控制。     

碳管对Ni-P镀层摩擦磨损特性的影响

用电刷镀工艺制备了碳管加入量分别为0、0.5、1、2g/L的Ni-P/CNT复合镀层,取其一半进行400℃×1h热处理,从而获得晶态Ni-P/CNT复合镀层.然后对以上二种复合镀层的摩擦磨损特性进行研究.结果表明:碳管的加入减小了镀层的摩擦系数和磨损质量损失,而且碳管加入量越大,摩擦系数和磨损质量损失越小;即使在重摩擦条件下(高的载荷×滑动速度),摩擦系数和磨损质量损失增加幅度不大或基本保持不变.非晶镀层在低载低速磨损中以犁削磨损机制为主,而高载高速时以粘着机制为主;晶态Ni-P镀层主要是脆性剥落,而晶态碳管复合镀层主要是表层塑性变形和微犁削.     

石墨对C/Cu复合材料微观组织及摩擦磨损性能的影响

利用机械合金化和放电等离子烧结技术制备C/Cu复合材料,用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和销-盘摩擦磨损试验机对复合粉末和烧结体的组织结构、硬度、摩擦学行为进行了分析.结果表明:C/Cu复合粉末中Cu相粉末由纳米/亚微米复合颗粒组成,石墨主要以纳米层片状结构和非晶态存在,放电等离子体烧结体组织致密、细小且均匀,随着碳含量增加,烧结体的硬度与密度减小;C/Cu复合材料烧结样品在摩擦过程中形成润滑膜,表现出较低的摩擦系数和良好耐磨性,其磨损机制主要为氧化磨损、粘着磨损和剥层磨损.     

晶粒细化对放电等离子烧结TC4合金微动磨损性能的影响

结合高能球磨和放电等离子烧结制备出具有粗晶组织、粗细晶双尺度组织和超细晶组织的TC4合金;采用球-盘微动磨损装置对比研究了这3种显微组织TC4合金在干摩擦条件下的微动磨损性能,分析了晶粒细化对TC4合金摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着晶粒的逐步细化,TC4合金的摩擦系数和磨损率逐渐降低。这主要是因为晶粒细化导致TC4合金硬度逐渐提高,并引起磨损机制的转变。粗晶TC4合金的磨损机制为严重的粘着磨损、疲劳剥层磨损和氧化磨损;而双尺度和超细晶TC4合金的磨损机制以磨粒磨损为主并伴随着轻微的粘着磨损和氧化磨损。超细晶TC4合金拥有最高的硬度(HV为4560 MPa),在载荷30 N下具有最低的摩擦系数(~0.76)和磨损率(1.89×10-4mm3·N-1·m-1),说明晶粒细化有助于提高TC4合金的摩擦磨损性能。     

TC4钛合金铜镀层的性能*

传统的氰化物镀铜工艺会对环境造成极大的危害,钛合金无氰镀铜技术具有较高的研究价值。采用无氰化物硫酸盐镀铜技术在TC4钛合金表面制备铜镀层,利用扫描电子显微镜和能谱仪对其镀层形貌、成分、结合力、磨损形貌进行分析,并利用电化学方法和摩擦磨损试验研究其抗蚀性与耐磨性。结果表明:无氰化物镀铜技术在TC4钛合金表面电镀铜可获得表面均匀致密,结合力良好的镀层;TC4钛合金表面电镀铜后,摩擦因数由0.520降至0.381,可见钛合金表面铜镀层通过减摩作用能有效的改善和提高其耐摩擦磨损性能。TC4钛合金镀铜和未镀铜表面均存在钝化区,两者维钝电流密度分别为1×10-2 A/cm2和4×10-5 A/cm2,均有较好的抗腐蚀性能,TC4钛合金镀铜后的表面抗腐蚀性能较基体有所降低。     

钛合金表面原位合成TiN渗镀层摩擦性能研究

采用双层辉光离子渗金属技术在钛合金TC11表面原位合成TiN渗镀层以提高其耐磨性。利用OM、SEM、EDS、XRD对TiN渗镀层的形貌、组织成分、相结构进行分析;通过显微硬度、划痕试验对TiN层力学性能进行研究;通过常温磨损试验研究了TC11合金表面TiN渗镀层摩擦磨损行为及机理。结果表明,在常温磨损试验条件下TiN层摩擦系数下降一半,表现出较好的减磨耐磨性能;渗镀层显微硬度达到1400HV0.2;渗镀层与基体结合力为45N,结合强度高。     

n-Al2O3/Ni复合电刷镀层滑动磨损性能

为了提高材料在含磨粒油润滑条件下的摩擦磨损性能，制备了n-Al2O3／Ni电刷镀复合镀层，采用扫描电镜观察了镀层的表面和截面组织以及纳米颗粒在复合镀层中的分布，以GCr15钢为对摩件对比了复合镀层与快速镍刷镀层以及45钢的摩擦磨损性能，并且对磨损试样表面的形貌和成分进行了分析。结果发现，纳米颗粒的加入细化了镀层组织，改善了镀层与基体的结合，提高了镀层的硬度；材料在含细沙油润滑条件下的磨损量与时间呈线性关系，复合镀层的摩擦系数和磨损量小于快速镍镀层和45钢。     

钛合金叶尖保护涂层的制备与表征

通过对TC4钛合金基体进行表面活化处理,并采用复合电镀技术,在钛合金基体上制备了结合力良好的Ni-c BN复合镀层。研制的复合镀层能够减少航空发动机钛合金叶片叶尖的摩擦磨损、杜绝"钛火"事故。进行了镀层的高温摩擦磨损试验以及与镍基封严涂层的磨削试验,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等对涂层性能进行表征。结果表明:采用的钛合金基体表面活化处理技术,可保证复合镀层具有良好的结合力;同时,研制的Ni-c BN复合镀层对封严涂层具有良好的磨削能力和较低的摩擦系数,可以有效保护钛合金叶尖。     

结晶器铜板表面耐磨纳米复合镀层的制备及性能

目的提高连铸坯质量,延长结晶器的服役时间,节约铜资源。方法采用纳米复合镀技术在结晶器铜板表面制备了Ni/Al_2O_3纳米复合镀层,并通过扫描电镜(SEM)观察了复合镀层表面形貌。采用单因素变量法研究了镀液中纳米Al_2O_3添加量、阴极电流密度及镀液温度等对纳米复合镀层显微硬度的影响。对结晶器铜板表面的纯Ni镀层和纳米复合镀层进行了摩擦磨损实验。结果在结晶器铜板表面制备出了高硬度、耐磨损的纳米复合镀层。随着镀液中纳米颗粒添加量的增加,镀层的硬度先升高后降低,且当纳米颗粒添加量为40 g/L时,复合镀层的显微硬度达到最大值384HV。因镀液中纳米颗粒的存在,随着电流密度和镀液温度的变化,纳米复合镀层的硬度变化不大。在相同的摩擦磨损条件下,纳米复合镀层和纯Ni镀层的摩擦系数分别约为0.41和0.7,纳米复合镀层的磨损量约为纯Ni镀层的1/2。结论在Ni基镀层中加入纳米Al_2O_3材料,能显著地提高复合镀层的硬度、耐磨损性能。     

20Cr2Ni4A钢表面WC增强铁基涂层耐磨性能的研究

目的 制备优异的耐磨性涂层用于机械零部件表面,可有效地提高其使用寿命,减少机械设备因磨损失效而带来的各类故障.方法 以20Cr2Ni4A合金钢为基体材料,利用激光熔覆技术,制备了铁基涂层和铁基/WC复合涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、HV-1000显微维氏硬度计,分别对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的相组成、组织形貌、显微硬度进行表征.利用HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机对铁基涂层和铁基/WC复合涂层的磨损性能进行研究,并分析其磨损机理.结果 两种涂层的显微硬度与基体相比改善较大,其中铁基/WC复合涂层改善最为明显,表面平均硬度值为610HV.以直径为6 mm的GCr15对磨球为摩擦副,铁基涂层的平均摩擦因数为0.53左右,磨损量为0.1432 mm3,而铁基/WC复合涂层的平均摩擦因数为0.36左右,磨损量为0.05935 mm3,与铁基涂层相比,20Cr2Ni4A合金钢表面结合铁基/WC复合涂层的硬度提高了17％左右,磨损量减小了58.6％,具有良好的耐磨损性能.结论 铁基/WC复合涂层因其表面存在W2C、WC、Fe3C等物相,能够均匀分布在铁基涂层上作为耐磨骨架,显著提高了涂层的硬度和耐磨性能.     

石墨/CaF2/TiC协同改善镍基合金喷涂层的摩擦磨损行为与机理（英文）

为了降低机械零件在强烈摩擦磨损条件下的摩擦因数,提高其耐磨性,制备了等离子喷涂石墨/CaF2/TiC/镍基合金复合涂层,研究其摩擦学行为及机理。结果表明,石墨/CaF2/TiC/镍基合金复合涂层的摩擦因数为0.22~0.288,较纯镍基合金涂层的降低了25.9%~53%,磨损率较之降低18.6%~70.1%。与GCr15钢球对摩时,复合涂层的磨损表面逐渐形成了由铁氧化物、石墨和CaF2组成的转移层,使GCr15钢球与复合涂层的摩擦转变为钢球与转移层的摩擦。由于转移层起到固体润滑作用,复合涂层的摩擦因数和磨损率大幅度降低。复合涂层的主要磨损机理是转移层在载荷的反复作用下而产生的层脱剥落。     

TiC颗粒增强镍基合金复合涂层的摩擦学性能(英文)

运用等离子喷涂技术制备了TiC颗粒增强镍基合金复合涂层,分析了TiC颗粒增强镍基合金复合涂层的微观结构,研究了其摩擦磨损行为与机理。结果表明:TiC颗粒增强镍基合金复合涂层主要由γ-Ni,CrB,Cr7C3和TiC构成;复合涂层与基底材料间形成了厚度为9.4μm的过渡层,达到了冶金结合。当TiC颗粒含量为30%(体积分数)时,复合涂层的摩擦系数和磨损率均最低,即其摩擦系数为0.33,较纯镍基合金涂层降低了30%;其磨损率为0.3×10-3mm3/m,是纯镍基合金涂层的1/3。当载荷在6～10N的范围内时,复合涂层呈轻微磨损,其磨损机理主要为粘着磨损;当载荷达到12N时,复合涂层产生严重磨损,其磨损机制转变为硬质相的脱落和转移层的层脱剥落。     

TC4钛合金表面激光熔覆WC增强镍基复合涂层的组织及耐磨性

为提高TC4钛合金的耐磨性,利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备Ni60+50%WC和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)两种耐磨复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)来表征涂层的微观结构和物相组成;使用HV-1000显微维氏硬度计、HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机和WDW-100D电子万能试验机来分析涂层的性能。结果表明：两种涂层均由W2C、TiC、Ni17W3、Ni3Ti和TixW1-x相组成,两种涂层不仅与基体呈现出优异的冶金结合,而且组织均匀致密,没有裂纹瑕疵;由于涂层中存在着原位合成的硬质相和细晶强化共同作用使得涂层硬度显著提高,约为TC4基体的2.8倍;两种涂层的摩擦系数(COF)和磨损量都远低于TC4钛合金基体,耐磨性能比基体提高了近17倍;Ni60+50%WC复合涂层和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)复合涂层的剪切结合强度分别为188.19 MPa和49.11 MPa。结论：两种涂层均能显著改善TC4钛合金基体表面的硬度和耐磨性能,其中Ni60+50%WC复合涂层在硬度、耐磨性和结合强度等方面表现得更出色。     

TC4表面反应电火花强化层物相及磨损行为分析

利用DZ-1400型电火花沉积／堆焊机,以工业纯钛TA2为电极,以工业纯氮为保护气和反应气,在TCA钛合金试件表面上制备了TiN／Ti复合涂层。利用X射线衍射仪分析了放电电容、输出电压、脉冲频率对涂层物相的影响,利用MH-6型显微硬度计测定涂层断面不同区域的显微硬度,利用KYKY2800扫描电镜观察涂层组织结构和磨损形貌,采用MS-T3000型球盘式摩擦磨损试验仪测试涂层的摩擦系数和磨损失重。结果表明,涂层中物相种类随放电电容、输出电压、脉冲频率的不同而变化。涂层组织致密,与基体之间形成冶金结合,涂层显微硬度呈梯度变化,涂层摩擦系数小,耐磨性好。     

TC4合金表面氩弧熔覆TiCp/Ti基复合涂层组织及耐磨性

利用氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备出TiC增强的Ti基复合涂层。利用SEM、XRD和EDS分析了熔覆涂层的显微组织;利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度;利用摩擦磨损试验机测试了涂层在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,涂层中有大量的TiC树枝晶和条块状TiC颗粒;复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,HV平均硬度可达9GPa;复合涂层室温干滑动磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损。     

TC4 合金微弧氧化层的耐磨性和耐蚀性

目的对比不同电解液体系中制备的陶瓷膜层的耐磨损和耐腐蚀性能,判断实验条件下陶瓷膜性能最优的电解液体系。方法在相同的电参数工艺下,分别在Na Al O2,(Na PO3)6和Na2Si O3电解液体系中对TC4合金进行微弧氧化处理,处理时间为15 min。分析陶瓷层的表面形貌、成分和相结构。进行干摩擦条件下的摩擦磨损实验,对比TC4合金及三种陶瓷膜的耐磨性。通过测试极化曲线,对比TC4合金及三种陶瓷膜的耐蚀性。结果在Na Al O2,(Na PO3)6,Na2Si O3电解液体系中获得的陶瓷层表面呈现出多孔和局部凸起的相似表面特征,但相组成存在差异,主要相分别为Al2Ti O5,Al PO4和Ti O2。摩擦磨损实验表明,在10 N载荷下,以Si3N4陶瓷球作为摩擦配副,陶瓷层的磨损失重相对基材均显著减小,其中(Na PO3)6-陶瓷层失重约为基材的1/22。极化曲线分析表明,在模拟油田采出液作为腐蚀液的条件下,与TC4合金相比,陶瓷层的Ecorr显著正移,Jcorr明显减小,其中(Na PO3)6-陶瓷层的Ecorr从-0.311 V正移至0.777 V,Jcorr从9.634×10-7A/cm2减小到2.595×10-8A/cm2。结论微弧氧化处理能够显著改善TC4合金的耐磨性和耐蚀性,其中(Na PO3)6-陶瓷层的综合性能较好,有望满足TC4合金服役于油田环境时的要求。