W_(18)Cr_4V钢钛催渗盐浴氮碳共渗工艺研究

试验研究了钛催渗对W18Cr4V钢盐浴氮碳共渗的影响,分别就盐浴处理温度和时间等工艺参数对试样表面性能影响进行了研究。试验结果表明,钛催渗剂的多少对提高共渗层表面硬度具有显著作用,钛催渗可显著缩短盐浴处理时间,有效提高渗层厚度和硬度,能得到质量良好的渗层。     

纯钛表面等离子渗镍合金层的显微组织及摩擦学性能

采用等离子表面合金化技术对纯钛进行表面渗镍处理,对渗镍后形成的合金层显微组织、物相组成及硬度进行了分析,并对其摩擦学性能进行了研究。结果表明:渗镍后在纯钛表面形成了与基体结合良好的钛-镍合金层,合金层主要由Ti2Ni、TiNi及钛相组成,厚约30μm,显微硬度约为570HV,合金层的干滑动摩擦磨损性能较纯钛基体的有很大提高。     

Ti2AlNb基合金等离子表面渗铬层组织结构对耐磨性能的影响

低硬度和较差的耐磨性制约了钛铝基合金在航空领域的应用。为了提高Ti2AlNb合金的表面硬度和耐磨性,采用双层辉光等离子表面合金化技术对Ti2AlNb合金表面进行渗Cr处理,并对其微观组织、扩散特性及显微硬度和耐磨性进行了分析测试。结果表明：经等离子渗铬处理后,可获得约25μm的合金层;渗层中Cr含量随渗层深度有显著变化且在高温条件下因各原子扩散能力的差异,以基体中Al和Nb量的变化为主,在渗层的不同区域形成不同的相,表层以含Cr2Nb的Laves相和Al8Cr5相为主,而在渗层和基体的交界处形成新的无序O相（Ti25.36Al18.44Nb）;渗层硬度值由外层的HV1125逐渐过渡到基体的HV432,渗层与基体的界面处由于无序O相的析出而硬度最低。渗Cr处理将合金的摩擦因数由原来的0.24降低到0.15,磨损率降低了60%以上。     

低温钛催渗对Cr12钢盐浴氮碳共渗的影响

试验研究了钛催渗对Cr12钢低温盐浴氮碳共渗的影响。结果表明：钛催渗具有明显的催渗效果，可使氮、碳原子的渗入速度显著加快，提高渗层厚度和渗层硬度，同时钛催渗盐浴氮碳共渗工艺简单方便，共渗温度低，共渗时间短，具有明显的节能特点。     

TC4钛合金表面渗锆层的显微组织与摩擦磨损性能

采用双层辉光等离子渗金属技术在TC4钛合金表面制备渗锆层,研究了渗锆层的显微组织、相组成以及摩擦磨损性能,并与TC4钛合金基体的摩擦磨损性能进行了对比。结果表明:TC4钛合金表面的渗锆层厚度约为10μm;渗锆层的组织连续、均匀、致密,与基体结合良好,锆含量由表层向基体内部呈梯度分布;渗锆层的摩擦因数和比磨损率约为TC4钛合金基体的45.9%和13.6%,摩擦磨损性能明显提高。     

预氮化对碳素工具钢560℃双辉等离子渗铬的影响

为了降低双辉等离子渗铬的工艺温度,提高低温渗铬速度,对T10钢表面在550℃进行不同时间的离子预氮化处理,再进行560℃×4h低温双辉等离子渗铬,对渗层的组织与硬度进行了研究.结果表明:各种条件下渗铬后,表面均形成铬的沉积层 扩散层,沉积层厚度4~5μm,组织致密,与基体结合良好;扩散层铬含量与显微硬度随预氮化时间的增加而增加,且均呈梯度分布;未经预氮化处理试样的扩散层深20μm左右,表面物相为铁、铁-铬固溶体、铬碳化物(Cr7C3,Cr23C6),表面显微硬度约700HV;预氮化后试样的扩散层深25~30μm,表面物相主要为铬、铁-铬固溶体、铬碳化物(Cr7C3,Cr23C6)、铬氮化物(CrN),显微硬度达915~1250HV,较未预氮化的试样提高45%以上.     

Ti6Al4V钛合金QPQ盐浴复合处理工艺的优化

通过扫描电镜和X射线衍射仪对QPQ(淬火-抛光-淬火)盐浴复合处理后Ti6Al4V钛合金的显微组织和相组成进行分析,采用正交试验法研究共渗时间、共渗温度、氧化时间和氧化温度等4个参数对钛合金耐磨性的影响,并与盐浴氮碳共渗钛合金试样进行对比。结果表明:QPQ盐浴复合处理后,Ti6Al4V钛合金表面形成的渗层由表面至内部依次为氧化层、化合物层、扩散层;当钛合金在610℃共渗1.5h,400℃氧化40min时,其平均磨损量最小,为1.11mg,比氮碳共渗试样的降低了38.3%;当钛合金在580℃共渗3.5h,400℃氧化40 min时,其平均摩擦因数最小,为0.246 7,比氮碳共渗试样的降低了21.8%;经过优化的QPQ盐浴复合处理后,钛合金的耐磨性得到明显提高。     

钼基高温合金表面包埋渗法制备渗铝层的组织与性能

采用包埋渗法在TZM钼基高温合金表面制备抗氧化的渗铝层,渗铝温度为1 050℃,渗铝时间为12 h;采用SEM、EDS和XRD等分析了渗层的显微组织、物相组成和元素分布等,并对渗层的硬度和抗高温氧化性能进行了研究。结果表明:渗层的相组成为Al_5Mo、Al_3Mo和Al_4Mo;渗层均匀致密,厚度达到130μm,具有双层结构,与基体形成了冶金结合;渗层表面呈颗粒状,其显微硬度达到了8 000 MPa;在800℃×80 h高温氧化下包埋渗铝层具有较好的抗氧化性能。     

TC4固态渗碳化硼的试验研究

为改善钛及钛合金的表面性能,对TC4在不同温度条件下固态渗碳化硼后的渗层显微组织及硬度等情况进行了试验研究。结果表明,渗层表面为致密分布的化合物层,而在基体内部则形成沿晶界分布的板条状或等轴状的颗粒扩散层;表面渗碳化硼处理可以显著提高TC4的表面硬度,而且由表及里具有良好的硬度梯度;断口形貌分析发现材料由韧性断裂转变成脆性断裂。该工艺设备简单、操作方便、效率高、成本低。     

TC4固态渗碳化硼的试验研究

为改善钛及钛合金的表面性能,对TC4在不同温度条件下固态渗碳化硼后的渗层显微组织及硬度等情况进行了试验研究。结果表明,渗层在表面为致密分布的化合物层,而在基体内部则形成沿晶界分布的板条状或等轴状的颗粒扩散层;表面碳化硼处理可以显著提高TC4的表面硬度,而且由表及里具有良好的硬度梯度;断口形貌分析发现材料由韧性断裂转变成脆性断裂。     

TiN/Ti涂层在波箔轴承中的摩擦磨损性能

采用真空离子镀的方法在304不锈钢基体上喷涂厚度为3μm的TiN/Ti薄层,利用硬度计、三维形貌仪、划痕试验仪对涂层基本力学性能进行分析,通过球盘试验机分析涂层试样的摩擦磨损性能,根据波箔轴承性能测试实验台的测试结果:研究TiN/Ti涂层对基体表面耐磨减摩性能的影响。研究结果表明:TiN涂层硬度可达HV1500,是基材硬度的5.5倍;TiN/Ti涂层平均摩擦因数为0.23,相对不锈钢304基材的平均摩擦因数0.71,降低了68%,磨损量也仅为基材的18.75%;GCr15与PTFE对磨的最大摩擦力矩可达2.4 N·mm,而TiN/Ti与PTFE对磨的最大摩擦力矩仅为1 N·mm,仅为GCr15的41.7%。TiN/Ti涂层表现出了优异的承载能力和耐磨减摩性能。     

高频感应熔覆NiTiFe合金涂层摩擦学性能研究

为增强金属材料表面的耐磨性能,采用高频感应熔覆技术,在HT300基底表面制备出NiTiFe合金涂层;利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和X射线衍射仪(XRD)对NiTiFe合金涂层的微观组织、元素组成、硬度、相组成和与基底的结合情况进行表征与分析;通过摩擦磨损试验机对涂层的摩擦学性能进行测试,对其摩擦磨损机制进行分析。结果表明：涂层组织致密,无裂缝和空隙,成型质量良好,平均厚度达到0.7 mm,与HT300基底实现了冶金结合;涂层中主要包含Fe2Ti、Fe6.94Ti0.36和Ni3Fe三种相,Fe元素的加入使涂层的晶格发生畸变,硬度提高,平均硬度达到997.36HV,约为HT300基底平均硬度值的5倍。通过摩擦磨损试验发现,试验前期,NiTiFe合金涂层与对摩副之间的摩擦因数较低,维持在0.2左右,对摩副的失效导致摩擦副之间的接触形式发生改变,摩擦因数产生阶跃;随着载荷的增加,涂层上呈现的磨痕宽度在不断增加,对摩副由于磨损造成的材料去除后暴露出的面积也在不断增大。摩擦磨损试验后,NiTiFe合金涂层摩擦表面光滑平整,仅出现了轻微的磨粒磨损,磨损体积远小于对摩副...     

甘油润滑下CrCN涂层的超低摩擦特性

为开发与CrCN涂层具有良好配伍润滑性能的绿色润滑剂,使用磁控溅射技术在304不锈钢表面沉积CrCN涂层,利用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、纳米压痕仪、维氏硬度计、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪分别对其表面形貌、涂层厚度、力学性能、物相组成以及元素化学价态进行分析,并借助多功能摩擦磨损试验机评价在甘油润滑下CrCN涂层的摩擦学性能,并与PAO6润滑下结果进行比较。利用磁控溅射技术在不锈钢表面构筑的CrCN涂层表面光滑致密,粗糙度仅为1.01 nm,硬度可达14.39 GPa。对比钢-钢和钢-CrCN体系的摩擦学性能发现,钢-CrCN体系在甘油润滑下展现出优异的润滑性能;当负载为0.5 N时,钢-CrCN体系在甘油润滑下的摩擦因数可低至0.01,大大低于PAO6润滑下的摩擦因数。对磨痕的XPS分析表明,在摩擦过程中,甘油发生摩擦化学反应,在CrCN涂层的接触表面生成一层FeOOH层,甘油分子及其降解产物可能进一步吸附在FeOOH层,形成流体润滑层,有效降低了摩擦和磨损。     

QPQ表面改性层和镀铬层干摩擦状态下磨损特性的研究

在M-2000型摩擦磨损试验机上,对QPQ表面改性层和镀铬层干摩擦状态下的滑动摩擦特性进行对比试验研究,在扫描电子显微镜下观察磨痕的微观形貌,分析2种处理层的磨损机制。结果表明,在磨合阶段,QPQ表面改性层的磨损量较镀铬层的大,而在稳定磨损阶段,QPQ表面改性层的磨损率和摩擦因数均小于镀铬层;在磨合阶段,QPQ表面改性层的磨损机制主要为轻微的磨粒磨损和黏着磨损,镀铬层主要为严重的磨粒磨损,而在稳定磨损阶段,QPQ表面改性层的磨损机制主要为氧化磨损,镀铬层主要为黏着磨损。     

AZ31B镁合金表面激光合金化Al-SiC涂层制备及其性能研究

针对镁合金表面耐磨性差,采用预置粉末法对AZ31B表面进行激光合金化Al-SiC粉末实验。使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、摩擦磨损试验机、显微硬度计对合金化涂层的微结构、相组成及性能进行了分析研究。结果表明,强化层与基体呈冶金结合、组织均匀致密;合金化层主要由Mg17Al12、SiC、Mg2Si、Al4C5、Al2O3等相组成。涂层的显微硬度、耐磨损性能都明显高于基体。     

Tribological Behaviors of Different Diamond-Like Carbon Coatings on Nitrided Mild Steel Lubricated With Benzotriazole-Containing Borate Esters

Three synthesized benzotriazole-containing borate esters were separately added into poly-alpha-olefin (PAO) as additives, using molybdenum dithiocarbamate (MoDTC) as the comparison. The friction and wear behavior of Ti-DLC and Ti/Al-DLC coating on nitrided AISI-1045 steel sliding against AISI 52100 steel under the lubrication of PAO containing various additives was evaluated using a reciprocating ball-on-disk friction and wear tester. The morphology and chemical feature of the worn surfaces of the DLC coatings were observed and analyzed using a three dimensional (3D) surface profiler, a scanning electron microscope (SEM), and an X-ray photoelectron spectroscope (XPS). Results show that the three kinds of benzotriazole-containing borate esters as additives in PAO had much better tribological properties than MoDTC; the wear resistance of Ti/Al-DLC coating was better than Ti-DLC coating.     

稀土镧对电火花沉积碳化钛陶瓷涂层耐磨性能影响

为研究稀土元素对电沉积TiC陶瓷涂层摩擦学性能的影响,采用自配TiC、Ni、Mo、WC混合粉末压制烧结电极,在45#钢基体上进行放电陶瓷沉积实验,并在HQ-1型摩擦磨损实验机上对不同稀土含量的陶瓷涂层进行了摩擦磨损实验。结果表明:电极中加入适量氧化镧对涂层摩擦学性能有改善作用,稀土氧化镧含量的最佳值为0.5%,此时磨损质量损失较未加稀土时减少了71.4%。当稀土加入量过多时,涂层耐磨性能反而降低,甚至低于不加稀土时的耐磨性能。通过对涂层表面扫描电镜分析(ASEM)和X射线衍射(XRD)分析可知,加适量稀土元素,可改善涂层表层组织结构,减少了表面气孔和开裂的现象发生。     

HEPJet高铝青铜涂层滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能

主要研究了超音速等离子喷涂（HEPJet）高铝青铜（Cu-14Al-X）涂层滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能.在45钢表面采用HEPJet技术制备Cu-14Al-X涂层,在MMW-1万能摩擦磨损试验机上进行滑动干摩擦试验.涂层的硬度和磨损表面形貌分别用显微硬度计、扫描电子显微镜（SEM）测定.     

电沉积稀土改性陶瓷涂层磨损性能研究

探讨了在电火花加工机床上沉积碳化钛金属陶瓷涂层方法,利用TiC,WC,Mo,N i粉未添加不同比例稀土元素在高压下压制并烧结了试验电极,在45#钢表面沉积了不同稀土含量的TiC陶瓷涂层,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、环块式磨损试验机对涂层组成、组织形态进行、硬度及摩擦学性能分别进行了研究,并结合试验结果进行了理论分析。试验结果表明:用电火花放电法可沉积TiC陶瓷涂层,涂层中加入质量分数为0.5%的氧化镧后,涂层的耐磨性能较未加稀土涂层提高了3倍,摩擦因数减少10%,而加入过多的稀土镧氧化物则不利于涂层组织性能及耐磨性能的改善。稀土氧化镧对涂层的组织有改善作用,加入适量的稀土元素使得涂层致密性提高,减少涂层中的缺陷,涂层表面呈多孔结构特性。     

TD法VC涂层与陶瓷和钢对摩时摩擦磨损性能对比研究

采用TD法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备VC涂层,在摩擦磨损试验机上考察VC涂层与钢球、钢柱和陶瓷球配副时的摩擦磨损性能,利用扫描电镜、粗糙度测量仪和X射线衍射仪(XRD)分析涂层磨损前后表面及界面的形貌、表面粗糙度和物相组成.结果表明,与不同摩擦副配副时,VC涂层摩擦因数随着磨损时间增加先增大后趋于平稳,磨损率随着磨损时间增加而减小,其中与钢柱配副时摩擦因数最小,磨损率最低.与不同摩擦副配副时,VC涂层磨损机制与失效形式不同,与钢球配副时VC涂层磨损机制为磨粒磨损,失效形式为划痕和剥落坑;与钢柱配副时VC涂层磨损机制为黏着磨损和疲劳磨损,失效形式为犁沟和片层状剥落;与陶瓷球配副时VC涂层磨损机制为氧化磨损,失效形式为脆性断裂.