数控机床刀具的石墨烯复合涂层性能研究

采用机械球磨后激光熔敷方法,在WC-6%Co数控机床刀具表面制备石墨烯-Cr Al Ni复合涂层,并进行物相组成、显微组织分析,以及与Cr Al Ni常规涂层的耐磨损性能和抗氧化性能对比。结果表明,复合涂层由石墨烯、Ni Al相和Cr组成,显著改善数控机床刀具的耐磨损性能和抗氧化性能。与Cr Al Ni常规涂层相比,石墨烯-Cr Al Ni复合涂层25℃磨损体积减小66%、250℃磨损体积减小72%、500℃磨损体积减小74%,900℃高温氧化60 min后质量增加率减小91%。     

加工电流对线切割加工5Cr5WMoSi摩擦性能的影响

利用几组生产中常用的加工电流参数加工5Cr5WMoSi工具钢,测量表面硬度、表面粗糙度的变化,观察表面和截面的显微组织并分析其对摩擦磨损性能的影响。结果表明:电火花线切割加工5Cr5WMoSi工具钢时用1.5 A的加工电流可以获得内部结构紧凑致密的重铸层,表面粗糙度Ra达到2.24,相对于基体材料,表面硬度提高3.98%达到696.4HV,摩擦因数下降4.05%,达到0.71;相对于3.0和4.5 A加工电流,加工表面在摩擦磨损试验中的磨痕轮廓更平滑,摩擦磨损性能更优良。     

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。     

金属掺杂对高强化柴油机活塞销类金刚石薄膜涂层摩擦学性能的影响

柴油机关键部件活塞销受到周期性的交变机械载荷和热载荷作用,易因粘着导致磨损。为提高柴油机活塞销的摩擦磨损性能,采用磁控溅射方法在活塞销表面沉积了Cr、W、Cr与Ti 3种金属掺杂的类金刚石薄膜(DLC)涂层,运用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪分析DLC涂层表面微观形貌和结构,并进行摩擦磨损性能和膜-基结合强度测试。结果表明：3种涂层表面微观形貌类似,致密、无明显缺陷和孔洞,但都附着少量的颗粒物,相较而言掺杂Cr的DLC涂层表面更加平滑;掺杂Cr的DLC涂层,Cr以单质和CrC化合物形式存在,具有更高的膜-基结合强度、更优的摩擦学性能;掺杂Cr与Ti的DLC涂层性能与掺杂Cr的DLC涂层类似,Cr、Ti以单质和CrC、TiC化合物的形式存在;掺杂W的DLC涂层,由于生成了WC化合物,涂层脆性高,韧性较差。     

固溶处理对2A12铝合金的摩擦磨损性能的影响

为研究2A12铝合金经不同固溶处理后的摩擦磨损性能。用摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,分析合金的硬度、摩擦因数、磨损率、磨痕形貌以及磨损机理。结果表明:经热处理后合金硬度有所提高,其中470℃×1 h+495℃×1 h双级固溶处理后合金硬度最高,达150HV。经470℃×2 h+495℃×1 h双级固溶处理后合金摩擦因数最低。未经热处理合金磨痕的二维形貌磨损面积大,磨痕深且宽;而经单级固溶处理后合金磨痕的横截面积减小约一半,磨痕变浅、变窄,抗磨损性提高;经过470℃×1 h+495℃×1 h双级固溶处理后合金磨痕的横截面积最小,磨痕最浅、最窄,抗摩擦磨损性最好,磨损率最低。热处理可有效提高合金性能,其中双级固溶处理方式效果最佳,未热处理时磨损严重,经热处理后合金硬度提高,摩擦因数、磨损率都减小。未热处理样品主要存在磨粒磨损、黏着磨损和轻微疲劳磨损,经单级和双级固溶处理后主要为磨粒磨损。     

热处理工艺及磨损条件对Cr12钢磨损性能的影响

利用MMS-2B型磨损试验机在不同的摩擦条件下,对不同热处理后的Cr12钢进行摩擦磨损试验,研究磨损条件及热处理工艺对磨损性能的影响,确定磨损条件下的最佳工艺方法。结果表明:Cr12钢在820℃预热1 050℃油淬+520℃二次和三次回火时耐磨性都很好,三次回火比两次回火更好一些,但提高的幅度较小;随着转速和载荷的增大,磨损性能有所下降。     

载荷对含Cr碳膜摩擦磨损性能影响研究

用闭合场非平衡磁控溅射技术制备了高硬度含Cr碳膜。分别用压入法和划痕法测定了薄膜的结合强度。薄膜厚度用球坑法表征。用显微硬度计测定了薄膜的努氏硬度。在不同载荷条件下,用Ball-on-disc球盘磨损试验机研究了薄膜的摩擦系数、比磨损率的变化规律。分析讨论了载荷对含Cr碳膜摩擦磨损性能的影响。结果发现：随着载荷的提高,对磨钢球时薄膜的摩擦系数呈下降趋势．对磨损轨迹和对磨球磨损表面的扫描电镜（SEM）观察发现存在转移膜现象。对磨球磨损表面的EDX分析结果进一步证明了转移膜的存在。文中还对含Cr碳膜磨损机理进行了分析和讨论。用闭合场非平衡磁控溅射技术制备了高硬度含Cr碳膜。分别用压入法和划痕法测定了薄膜的结合强度。薄膜厚度用球坑法表征。用显微硬度计测定了薄膜的努氏硬度。在不同载荷条件下,用Ball-on-disc球盘磨损试验机研究了薄膜的摩擦系数、比磨损率的变化规律。分析讨论了载荷对含Cr碳膜摩擦磨损性能的影响。结果发现：随着载荷的提高,对磨钢球时薄膜的摩擦系数呈下降趋势．对磨损轨迹和对磨球磨损表面的扫描电镜（SEM）观察发现存在转移膜现象。对磨球磨损表面的EDX分析结果进一步证明了转移膜的存在。文中还对含Cr碳膜磨损机理进行了分析和讨论。     

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。     

25Cr2Mo2V基表面硬化层摩擦磨损性能的研究

研究了25Cr2Mo2V基表面时效高速钢时效后表面硬化层的相组成及硬化层的摩擦磨损性能。X-射线衍射分析结果,表层为低碳马氏体基体及其上分布的析出相,这些析出相有金属间化合物,也有碳化物,表明25Cr2Mo2V基表面时效高速钢的强化是金属间化合物和碳化物的混合强化。磨损试验结果表明,表面时效硬化高速钢在不同载荷下,磨损量随载荷的加大而增大。进入稳定磨损期在75ON载荷下的磨损率为0.000 3g／km,1 25ON下磨损率也仅为0.000 4g／km,M2高速钢在75ON载荷下在相同的磨损条件下的磨损量为0.006 12g／km。表面时效硬化高速钢与GCr15配副在润滑条件下的摩擦因数介于0.01至0.025之间。磨损形貌观察显示,磨痕随载荷增大而加深,但在所有载荷情况下产生的犁沟都非常浅,且没有撕裂和疲劳裂纹。     

超音速火焰喷涂合成TiC-Ni涂层摩擦磨损性能分析

以Ti,Ni和C为原料利用HVOF合成技术制备TiC-Ni涂层,对所制备的涂层进行滑动磨损试验,并利用扫描电镜观察涂层磨损失效形式。结果表明,粉末组成中Ni含量对涂层的滑动磨损性能影响较大,Ni含量较低时随Ni含量的升高磨损失质量降低,Ni含量过高时,涂层磨损失重反而升高。工艺参数中,氧气流量和燃气流量对涂层磨损性能的影响呈不同的变化规律,适中的氧气流量、燃气流量条件下制备的涂层磨损率较低。涂层滑动磨损失效主要有粘结相的优先犁削和碳化物剥落。失效过程中碳化物颗粒的剥落对涂层磨损起关键作用,涂层中的粘结相、氧化物和孔隙对疲劳裂纹的扩展有很大的影响。     

钛基化学复合镀Ni-P-石墨晶化行为与性能研究

利用化学复合镀技术在钛基表面制备了含有石墨微粒的复合镀层。通过 SEM、XRD、EDS、显微硬度仪和磨损测试等方法对镀后组织性能进行分析,讨论石墨微粒的加入对镀层结构、晶化过程及镀层性能的影响,并与 Ni-P 合金镀层进行对比。结果表明:镀态下镀层是胞粒状堆积形式、属非晶结构,石墨嵌入镀层胞状颗粒中,表面呈现鲜花团集状态;石墨微粒的加入使复合镀层晶化温度升高。晶化完成周期缩短;含有层状石墨微粒的复合镀层大大地提高了钛基表面的耐磨性,热处理后镀层中出现大量的 TiC 硬质增强相,提高了镀层硬度。400℃热处理后硬度达到1239HV0.2,是钛基体的5倍,也高于 Ni-P 合金镀层。     

耐高温铁基合金熔覆材料的研究

对耐高温铁基合金粉末的成分及其熔覆层的性能进行研究。用配有能谱仪的扫描电子显微镜(SEM)观察熔覆层的组织并测定微区元素成分,用XRD分析粉末和熔覆层的物相,通过硬度、高温处理、高温氧化、磨损等试验测试熔覆层的相关性能。研究可耐较高温度的铁基合金粉末的成分。试验表明,该材料经750℃高温处理后,仍能保持原熔覆层的硬度,且耐磨性和抗高温氧化性能良好。     

环境温度对AZ91D和AM60B镁合金磨损行为影响的研究

研究AZ91D和AM60B两种镁合金在不同环境温度下的磨损行为。结果表明,两种镁合金在不同的环境温度下随着载荷的增大,磨损率的变化规律相似,都出现从轻微磨损到严重磨损的磨损转变,且临界转变载荷随着环境温度的升高而提前。在200℃低载荷时,出现超低磨损率的现象,归因于厚的机械混合层的形成。足够的基体强度能有效的发挥机械混合层的作用,但是摩擦热和高温会使基体软化,且变形过程中β相会被打碎形成细小的颗粒,使基体强度降低。低温下,严重磨损是机械混合层和基体共同剥落的结果,高温时是磨损表面严重塑性变形和塑性屈服。     

纳米CeO_2对Al_2O_3/Cr_2O_3陶瓷涂层组织及性能的影响

采用亚音速氧乙炔火焰喷涂制备涂层。通过在Al2O3/Cr2O3为基的陶瓷粉体中添加不同数量的纳米CeO2,探讨其对涂层组织及性能的影响。结果表明,纳米CeO2的加入使喷涂层的显微组织得到改善,喷涂层的耐磨性、结合强度、显微硬度得到提高。且随着纳米CeO2加入量的增加,涂层的性能呈先上升后下降的趋势。当纳米CeO2加入量为3%时,涂层中孔隙最少,涂层细化且致密,结合强度最高,显微硬度达到最高,耐磨性也最好。     

GCr15钢的摩擦温度与磨损的关系

研究了在不同正向载荷和滑动速度的干滑动条件下,GCr15钢的磨损体积和摩擦表面温度的关系。结果表明,随着正向载荷和滑动速度的增加,钢的磨损体积、磨损率和摩擦表面温度均增加。在试验的基础上给出了正向载荷与滑动速度的乘积(PV)与磨损,摩擦表面温度的回归关系式和摩擦表面温度与磨损的回归关系式。并指出当PV值为100N·m·s~(-1)时磨损急剧增加,而此时所对应的摩擦表面温度均为200℃。     

Ni-P-PTFE复合镀层摩擦与磨损性能研究

测定了Ｎｉ－Ｐ－ＰＴＦＥ复合镀层的摩擦及磨损性能，结合磨面形貌观测及磨损产物成分分析对其磨损机理作了讨论。试验结果表明，复合镀层中的ＰＴＦＥ在磨损过程中向对磨副表面转移，从而使镀层具有优良的减摩及耐磨性能；热处理及载荷对镀层的摩擦磨损特性有一定影响。     

机械球磨法制备TiC/Al复合涂层的显微组织及力学性能

采用高能球磨机,室温下在2024铝合金表面制得TiC/Al复合涂层。利用SEM,XRD、显微硬度测试和摩擦磨损测试等技术分析涂层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨涂层的形成机理。结果表明,在350r/min转速下球磨3h后,2024铝合金表面形成界面结合良好且平均厚度为20μm的TiC/Al复合涂层。涂层最大显微硬度值高达314HV0.1,是基体硬度值的2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。摩擦磨损测试表明,涂层有效地降低原有材料的摩擦因数,使其耐磨性得到一定程度的提高。     

三维编织碳纤维/环氧复合材料的磨损特性研究

采用RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂(记为C_(3D)/EP)复合材料,对其摩擦磨损动力学进行了研究,讨论了载荷及滑动速度等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响及磨损机理。结果表明,复合材料的摩擦因数和磨损率随着载荷的增加单调降低。滑动速度对复合材料的摩擦因数影响较小,但对磨损率影响较大。滑动速度较高时,磨损率较低。低速低载时复合材料的磨损机制主要为疲劳和粘着磨损,反之以粘着为主。