钛表面激光熔覆NiCr-Ag复合涂层结构及空间摩擦学性能研究

利用激光熔覆技术在钛基材表面制备了NiCr-Ag复合涂层。用XRD、SEM和HRTEM分析了涂层的组成和组织结构,利用空间摩擦学系统对复合涂层在三种模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)以及大气环境下的摩擦磨损性能进行了系统的研究。采用SEM和EDS对磨损后复合涂层和对偶钢球的形貌和元素面分布进行了分析,揭示了复合涂层在模拟空间环境及大气环境下摩擦磨损失效机理。结果表明：复合涂层在大气环境条件下的摩擦磨损性能优于在三种模拟空间环境下的摩擦磨损性能;真空下的辐照对复合涂层的摩擦磨损性能有显著的影响,辐照会增加涂层表面氧化;复合涂层在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为较严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形,在大气环境条件下的磨损机理主要为磨粒磨损。     

TiN、TiCN和CrN涂层在海水环境下的摩擦学性能

为提高海洋机械系统关键摩擦零部件的摩擦学性能,分别用多弧离子镀制备的TiN、TiCN和CrN涂层进行其表面防护。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-射线衍射仪(XRD)表征涂层的结构,用纳米压痕和划痕仪测试其硬度和结合力,并用UMT-3往复式摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦磨损性能。结果表明,在海水环境中CrN涂层具有最低的摩擦因数。TiN和TiCN涂层已被磨穿,而CrN涂层在海水中最大磨痕深度为1.5μm左右,表明CrN在海水环境中具有良好的耐磨性。CrN涂层在海水中涂层的磨损率小于在蒸馏水中,说明海水的腐蚀作用在磨损过程中不明显,而海水环境良好的润滑性能起了主导作用,导致磨损率较低,这表明CrN涂层在海水环境中主要的磨损机理为机械磨损。     

纯钛表面激光熔覆铁基耐磨涂层结构及摩擦学性能(英文)

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备铁基涂层。用 XRD、SEM、TEM分析涂层的相组成和晶体结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对铁基涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行测试。用SEM和3D表面轮廓仪分析铁基涂层磨损后的表面形貌和磨屑形貌。结果表明:钛表面激光熔覆制备的铁基涂层的显微硬度约为860HV0.2,具有优异的耐磨性能,磨损率为(0.70～2.32)×10-6mm3/(N·m),可以显著提高纯钛基材的耐磨性能;涂层的磨损机理为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。     

陶瓷及其复合材料在干摩擦条件下的摩擦学性能研究现状

综述了陶瓷自配副、陶瓷间配副以及陶瓷/金属摩擦副干摩擦磨损性能的研究现状，并对自润滑陶瓷及其复合材料的研究现状，以及固体润滑技术在陶瓷自润滑材料研究中的应用情况做了概述。     

激光熔覆NiCr涂层的结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCr涂层。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了涂层的组成和组织结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对NiCr涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:NiCr涂层的主要组成物相为NiTi、Ni3Ti、Ni4Ti3、Cr2Ni3和Cr2Ti,涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为树枝状晶,涂层的平均显微硬度约为780HV0.2,涂层的摩擦因数随载荷和滑动速度的增加而减小;磨损率随载荷的增加而增加,随滑动速度的增加而减小。涂层的磨损率在10-6 mm3/Nm数量级,具有优异的耐磨性能。     

纳米晶体Ti表面磁控溅射SiC薄膜的干摩擦学性能

采用室温磁控溅射技术在纳米晶体钛(剧烈塑性变形制备)表面制备出碳化硅(SiC)薄膜,研究SiC薄膜的组织结构、纳米压痕行为和摩擦磨损性能。结果表明:SiC薄膜具有纳米尺度"畴"特征的表面形貌、高含量Si-C键、与基材间具有明显且呈梯度的元素扩散、低的纳米硬度(10.62GPa)、低的弹性模量(83.34GPa)和高的硬模比(0.128)。在1.96N载荷、氮化硅球(半径为2mm)为对摩件、室温空气条件下,其磨损速率为10-5mm3.m-1.N-1级、摩擦系数约为0.162,磨损后薄膜不出现裂纹和剥落。     

钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为研究

目的 研究钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为,为该膜层在工业领域中的合理应用提供参考.方法 首先,在铝酸盐电解液中,通过恒压模式制备钛微弧氧化膜层,然后在四种摩擦工况下(干摩擦/GCr15对磨球、干摩擦/Al2O3对磨球、油润滑/GCr15对磨球和油润滑/Al2O3对磨球),测试微弧氧化膜层的摩擦学性能.通过XRD分析膜层的物相组成,通过SEM、EDS分析不同摩擦工况下磨痕的表面形貌和元素分布,测量膜层的摩擦系数和磨损率,探讨不同工况下钛微弧氧化膜层的摩擦磨损形式和机理.结果 干摩擦/GCr15对磨球工况下,膜层主要发生磨粒磨损,磨损率为1.4×10–5 mm3/(N·m);在干摩擦/Al2O3对磨球工况下,膜层迅速失效;在油润滑/GCr15对磨球工况下,膜层仅发生轻微磨损,表面出现疲劳剥落现象,磨损率为5.3×10–6 mm3/(N·m);在油润滑/Al2O3对磨球工况下,膜层疲劳磨损较严重,磨损率为1.5×10–5 mm3/(N·m).结论 当对磨副材料为硬度较低的金属材料时,钛微弧氧化膜层在干摩擦和油润滑工况下,均表现出良好的耐磨性,但干摩擦工况容易造成对磨副材料的严重磨损;当对磨副材料为高硬度的陶瓷材料时,干摩擦工况下,钛微弧氧化膜层的耐磨性很差,然而通过润滑油可以显著降低膜层的摩擦系数和磨损率.     

TiN/Ag涂层在真空环境下的摩擦学行为

目的 银具有低的剪切强度,可以降低涂层的摩擦磨损,在TiN硬质涂层中引入软金属Ag,以期拓展其在摩擦学领域的应用范围.方法 采用多弧离子镀沉积技术,在SUS304不锈钢基底上成功制备了TiN/Ag复合涂层.利用扫描电子显微镜、纳米压痕仪、RST3划痕仪,分析了TiN/Ag涂层的微观结构和机械性能.利用CSM(大气)和H...     

磁场下W-20Cu复合材料的干摩擦学性能

采用水热合成法制得纳米W-Cu复合粉末,并在1 050℃经热压烧结制备出W-20Cu复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)分析了W-20Cu的组织形貌、磨损形貌及磨屑,并在室温下与7075铝合金配副进行磁场干摩擦磨损试验。结果表明:水热合成-热压烧结法制得的W-20Cu复合材料的硬度达215HB,电导率为45%IACS。不加磁场时,W-20Cu复合材料销磨损面黏附较厚的高含Al层,磨屑呈螺旋状,磨损机制主要为粘着磨损;随着磁场强度的增加,黏附层变薄,销的磨损程度略微减弱而环的磨损加剧,摩擦副的摩擦因数有减小趋势,磨屑逐渐呈细小的碎片状及粒状,磨损机制主要为粘着磨损和轻微的氧化磨损。     

铁基粉末冶金含油材料摩擦学性能

采用粉末冶金方法制备多孔含油铁基材料,在自制的HDM-10型端面摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,考察了含碳量及材料密度对含油铁基材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：铁基粉末冶金含油材料的含碳量应选择0．6～0．8％（质量）为宜,组织为珠光体加少量铁素体,综合摩擦学性能最佳;密度与含油铁基材料的摩擦学性能有密切关系,有一最佳的密度选择范围。     

基于自组装技术改性处理钛金属的摩擦学特性研究

为了使钛金属应用于具有相对运动的摩擦副,采用自组装技术对钛金属表面进行改性处理,并对制备的试样进行紫外照射.利用接触角测量仪、原子力显微镜和微摩擦磨损试验机对制备的试样进行表征和摩擦学特性测试,探讨不同方法进行钛金属表面羟基化的作用效果,并分析载荷、滑动速度以及紫外照射对试样摩擦学特性的影响.结果表明:Piranha溶液结合紫外照射能有效地提高钛基底的羟基化程度,经FOTS(Perfluorooctyltrichlorosilane)自组装分子膜改性处理的钛金属表面平整均匀,具有疏水特性和良好的摩擦学性能.Si_3N_4球与FOTS自组装分子改性处理试样间的摩擦系数随载荷和滑动速度的增大而增大.紫外照射5 min可有效地提高FOTS自组装分子膜改性处理的效果,在降低摩擦系数的同时,薄膜也具有良好的耐久性.     

TA15钛合金高温摩擦磨损性能研究

目的 为探究TA15钛合金高温耐磨性能的潜力,研究了TA15钛合金在室温~800 ℃下的摩擦磨损性能。方法 利用Rtec摩擦磨损试验机(Rtec,San Jose,USA)进行TA15钛合金的摩擦磨损性能测试,通过激光共聚焦显微镜、JSM-7800F扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等手段,分析了TA15钛合金在不同温度下的磨痕形貌、成分变化以及磨损机理。结果 在不同试验温度下,微观组织没有出现明显变化,主要为等轴α相和β相;不同温度下的摩擦因数波动不大,从室温的0.279下降到600 ℃的0.224,而在800 ℃时,表面严重氧化导致摩擦因数增大到0.309;在室温~400 ℃时,试样表面磨痕不断变窄变浅,犁沟和磨屑不断减少,而到400 ℃以上时磨痕逐渐变宽,比磨损率也大幅增大,且在600 ℃时的磨损量最大;在600 ℃时,以氧化磨损为主,并伴随着磨粒磨损和黏着磨损,且表面磨痕形貌和宽度比较均匀;在800 ℃时磨损表面以黏着磨损和氧化磨损为主,并伴随着高温焊接的发生。结论 TA15合金表面的O元素含量随温度的升高而逐渐升高,并且氧化反应主要发生在β相内。随着试验温度的升高,TA15钛合金磨损表面的氧化磨损现象也更加明显。     

Ceramic Conversion Treatment of Titanium Aluminide for Improved Tribological Properties

GAMMA based titanium aluminides have greatpotential for high temperature applications,such as jetengine components and exhaust valves in car engines,owing to their high specific strength,high stiffness andgood creep resistance at elevated temperatures[1,2,3].For some of the proposed applications,e.g.,valves in acar engine involving tribo-contact,tribologicalproperties could be thus one of the crucial factors indetermining the life and performance of a titaniumaluminide part.A few studies have…     

OTS自组装分子膜改性处理钛金属的摩擦学特性研究

采用自组装技术对钛金属表面进行改性处理，并对制备的试样进行紫外照射；用原子力显微镜对试样的表面形貌进行表征；用微摩擦磨损试验机测试OTS自组装分子膜改性处理的钛金属表面的摩擦学特性，并研究了紫外照射处理的影响。结果表明：经OTS自组装分子膜改性处理的钛金属表面平整均匀，且摩擦学特性显著改善，摩擦因数小于钛基底；紫外照射可有效地提高OTS自组装分子膜改性处理的效果，减小了有机杂质的粘着效应；钢球与OTS自组装分子改性处理试样间的摩擦因数随载荷的增大而增大，这取决于边界润滑膜是否发生失效。     

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。     

钛合金双层辉光离子无氢碳氮共渗摩擦性能研究

利用双层辉光离子渗金属原理改善钛合金Ti6Al4V的耐摩擦性。使用蜂窝状高纯度固体石墨作为源极，钛合金Ti6Al4V做阴极，一定比例的氩气、氮气作为载气。依靠辉光放电空心阴极效应，溅射出原子、离子状的碳元素，碳、氮元素混合形成等离子体，靠阴极负偏压把碳、氮吸引到Ti6Al4V的表面，依靠轰击和扩散在Ti6Al4V材料表面形成具有特殊物理、化学性能的合金层。X射线衍射检测显示渗层内形成了包含TiC，TiN的硬度相；辉光放电光谱（GDS）检测结果显示，在渗层内碳、氮元素分们呈梯度形式；硬度测试显示渗层硬度由表及里呈现梯度下降，表面硬度提高两倍以上；摩擦磨损检测表明Ti6Al4V材料经无氢碳氮共渗处理后，其粘着现象明显降低，摩擦系数降低一半多，耐磨性大大提高。     

模拟体液中医用钛合金阳极氧化膜的摩擦行为

目的 在TC4钛合金表面获得阳极氧化膜,分析阳极氧化膜膜厚随电压变化的规律,探讨阳极氧化膜在模拟体液中的摩擦性能。方法 用强硫酸型溶液作为电解液,利用氧化还原反应,用自制的设备在TC4钛合金表面以不同的电压进行阳极氧化,在试样表面制得颜色各异的氧化膜。使用多功能材料CFT–1型表面综合性能测试仪,对阳极氧化膜在模拟体液中进行摩擦性能测试。结果 阳极电压从15 V增大到100 V,氧化膜厚度从6.2 μm 增大到28.4 μm,平均摩擦因数先增大后减小。电压升高,Rutile TiO2在阳极氧化膜的含量不断提高。氧化膜在模拟体液中的摩擦行为分为3个过程,第一阶段,各种电压的TC4合金氧化膜均在前5 min完成短时跑和;第二阶段,摩擦因数震荡上升,随着电压的升高,氧化膜磨粒磨损加剧,局部出现剥落,75 V的剥落最大,100 V的磨痕比较平整;第三阶段,摩擦因数再次爬升,15、35、60 V出现在36 min时,75 V出现在40 min时,100 V在48 min时,阳极氧化膜被磨穿。结论 氧化膜的颜色、耐磨性、物相及表面形貌受电压影响。钛合金阳极氧化膜在模拟体液中耐磨性良好,磨损类型为磨粒磨损。