碳化钨涂层高温摩擦磨损行为

采用爆炸喷涂技术制备了碳化钨涂层,利用HT-1000高温摩擦磨损试验机研究了碳化钨涂层高温下摩擦磨损性能,通过扫描电子显微镜和X射线衍射分析了涂层磨损表面形貌、元素分布和相结构.结果表明:碳化钨涂层由雪花片状颗粒堆叠而成,如山地状,结合紧密.定温条件下,摩擦因数随着试验温度升高而减小,试验温度为550℃时,摩擦因数最小;磨损量随着温度升高而增大,550℃时,磨损量由于配副材料的转移出现了负增加.温度低于350℃时,磨损表面具有撕裂、轻微黏着和磨粒磨损痕迹;在550℃时,磨损表面发生了剥落、严重黏着和氧化磨损.连续升温条件下,温度低于300℃时,摩擦因数较小,在350~550℃范围内,摩擦因数波动较大;磨损表面以剥层、黏着和氧化磨损为主.     

仿生含油叠层复合材料的高温摩擦学性能

为了改善聚合物的高温摩擦学性能,从仿生学设计角度出发,将聚α烯烃(PAO)润滑油加入聚合物获得含油聚合物,并将含油聚合物填充至叠层沟槽表面,制备了含油叠层复合材料,并利用销盘摩擦试验机研究了不同温度下该材料的摩擦学性能。摩擦试验结果表明:随着试验温度升高,无油叠层复合材料的摩擦因数显著增大,并在150℃时发生润滑失效;含油叠层复合材料在25~150℃范围内具有极低的摩擦因数,但在200℃时平均摩擦因数增大到0.18。采用扫描电子显微镜进行磨损表面形貌分析,发现在高温摩擦时,无油叠层复合材料的金属表面为严重的磨粒磨损,聚合物表面为烧蚀磨损;含油叠层复合材料的金属表面为轻微的擦伤,聚合物表面为塑性流动。分析表明,含油聚合物的多孔结构中储存着润滑油,在温度激励下润滑油发生迁移运动,在热驱动下润滑油向摩擦表面渗出并能形成稳定的润滑油膜,从而改善了叠层复合材料的高温润滑寿命。     

刷镀电压对镍镀层摩擦磨损性能的影响

为研究刷镀电压对镍镀层摩擦磨损性能的影响,分别在不同刷镀电压下,采用快速镍刷镀方法在45~#钢表面制备工作层.在球-盘摩擦磨损试验机上,以Cr12钢球为摩擦配副进行油润滑条件下的摩擦磨损试验,通过磨损失重、油液的光谱和铁谱分析、摩擦系数、磨损表面形貌研究了不同镍镀层的摩擦磨损性能.结果表明:不同刷镀电压下制备的镍镀层的摩擦磨损性能存在较大差异.刷镀电压过低(8V)或过高(22V)时,镍镀层耐磨性能均下降;当刷镀电压为14V时,镍镀层的摩擦磨损性能最佳;镍镀层磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主.     

不同环境温度下典型身管用钢磨损性能研究

通过摩擦磨损、高温硬度及相应的分析试验研究了典型身管用钢32Cr2MoVA、30SiMn2MoVA在室温、200、400以及600℃下的摩擦磨损行为与规律.结果表明:两种材料的摩擦系数在各个温度区间内的区别不大,主要受摩擦氧化物产生与否影响.32Cr2MoVA的磨损率随着温度的提高先降低再提高之后又下降,30SiMn2MoVA的磨损率随着温度的上升而先降低,然后逐渐升高,600℃达到最高.温度、身管钢在高温下的硬度和磨盘材料与滑动销的高温硬度差(Hd--Hp)共同影响磨损表面氧化物层的最终形态.室温至200℃时,身管钢磨损行为主要受表面氧化物层的影响.室温下两种身管钢磨损机理均为黏着磨损及磨粒磨损,200℃时均为氧化轻微磨损.环境温度达到400℃以上时,身管钢以及磨盘材料的基体硬度开始影响磨损行为.400℃时两种身管钢磨损机理均为氧化严重磨损.600℃时,32Cr2MoVA的Hd--Hp减小,磨损表面出现了厚度很大、致密的氧化物层,磨损机理为氧化轻微磨损;而30SiMn2MoVA的Hd--Hp显著增大,试样发生了明显的塑性挤出,为塑性挤出磨损.     

高速切削GH4169刀具磨损研究

使用PCDTiAlN硬质合金涂层刀具高速干车镍基高温合金GH4169,测量切削力(Fc)、切削温度(θ)和表面粗糙度(Ra),采用CCD观测系统刀具的磨损形貌,对刀具的主要磨损机理进行分析.研究结果表明,使用涂层硬质合金刀具材料高速干车削GH4169时,Fc,θ,Ra随刀具的磨损而变化.高速切削刀具磨损形态区别于常规速度切削,前刀面的月牙洼磨损直接连接了切削刃;且沟槽磨损很明显.磨损机理为磨料磨损和粘结磨损,在高温状态下伴随有扩散磨损、氧化磨损.     

半金属摩擦材料的摩擦磨损性能及磨屑形貌

采用D MS定速式摩擦试验机 ,测定 3种金属纤维 (钢纤维、黄铜纤维和紫铜纤维 )增强的半金属摩擦材料与灰铸铁在不同温度下滑动摩擦的摩擦磨损性能 ,并收集磨屑 ,借助SEM扫描电子显微镜 ,观察、分析磨屑的形貌 ,研究材料磨损的内在机制 .研究结果表明 :紫铜纤维增强的摩擦材料与灰铸铁间的摩擦因数最稳定 ,磨损率最低 ;低温时 ,3种材料的磨屑均比较细小 ,在少数大颗粒的表面可以观察到较深的划痕 ,有的带有明显的裂纹 ,说明该磨损主要由犁沟及微切削作用引起 ;高温时 ,磨屑多呈较大的块状或薄片状 ,这是粘结剂的高温分解和摩擦表面膜的热裂分解所致 ;对于铜纤维 (黄铜或紫铜 ) ,在摩擦过程中还会发生铜在对偶表面的涂抹现象 ,这也是影响其摩擦磨损性能的一个重要因素     

温度对10CrMn2NiSiCuAl极地破冰船用钢板干摩擦行为的影响

采用Bruker UMT-3Tribolab摩擦磨损仪测试了与宝山钢铁股份有限公司共同开发的破冰船用低温钢板10CrMn2NiSiCuAl在不同环境温度下的摩擦磨损性能,利用轮廓扫描仪和扫描电子显微镜表征了磨痕及磨屑的表面形貌,采用电子能谱(EDS)以及X射线衍射谱(XRD)分析了磨屑表面的化学元素及成分,进而推断其磨损机制。结果表明:环境温度对摩擦磨损的性能有显著影响,当环境温度为20℃时,摩擦磨损形式以疲劳失效、氧化磨损和黏着磨损为主,磨痕表面的过渡层能够降低摩擦系数,减少磨损量,表面磨损产物主要为Fe_2O_3和Fe_3O_4;随着环境温度降低至-20℃,磨损机制转变为微切削作用下的磨粒磨损和塑性变形,磨痕表面出现犁沟形貌,磨损产物主要为Fe元素,磨屑的长宽比减小,出现球形磨屑,磨损量急剧增加。     

AZ91镁合金的干滑动摩擦磨损性能研究

采用M-2000型磨损试验机测试了在低、高转速干滑动摩擦条件及不同载荷(50、100、150、200 N)下 AZ91铸造镁合金的摩擦磨损性能,并结合分析镁合金试样的表面温度、磨损表面形貌、磨屑的物相组成特点,探讨了载荷和转速对镁合金的摩擦磨损机制的影响.结果表明,AZ91镁合金的磨损量随着载荷与磨损行程的增加而明显增加;载荷较小时,材料的磨损机制以氧化磨损和磨粒磨损为主;随载荷与速度的增加,磨损机制逐渐发生转变;在高速及较大载荷(150、200 N)下,镁合金表面的温度显著提高,其磨损机制已转化为以剥落磨损为主.     

传统摩擦材料引入导热层对接触面温度的影响

在传统摩擦材料中引入导热层,在保证制动效果的前提下,既降低了材料的摩擦热,又提高了材料的性能。采用MPX-2000型磨损试验机和有限元模拟考察双层摩擦材料不同导热层厚度(1.5、3.0、4.5、6.0和7.5 mm)与不同导热系数(2、4、6、8和10 W/(m·K))对表面最高温度的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)对摩擦材料的磨损表面形貌进行分析。结果表明:引入导热层后,摩擦表面最高温度(18℃)和磨损率(29.6%)均降低。同时研究发现,增加导热层厚度摩擦材料的接触面温度降低,导热层厚度越大,导热系数影响的效果越明显。     

超音速火焰喷涂WC-12Co涂层高温摩擦-磨损性能

采用超音速火焰喷涂法在H13钢表面制备WC-12Co涂层,通过扫描显微镜、X线衍射仪和能谱仪分析其表面-界面形貌、物相和化学元素组成。利用球/平面接触方式进行涂层高温磨损试验,通过扫描电镜和能谱仪分析磨痕形貌和化学元素的变化,讨论高温对涂层摩擦因数和磨损性能的影响。研究结果表明:涂层界面致密,与基材紧密结合;在600,700和800℃时涂层平均摩擦因数分别为0.395 5,0.327 1和0.266 4;600℃时涂层以黏着磨损为主,700℃时涂层以氧化磨损为主,并伴有磨粒磨损,800℃时涂层以严重的氧化磨损为主。     

23-8N气门钢的高温摩擦磨损特性

研究了23-8N气门钢采用完全时效和固溶+时效热处理后的高温摩擦磨损性能,并对其金相组织、物相组成等进行了分析.结果表明:随着温度的升高,两种不同热处理试样的摩擦系数和磨损体积均呈现出先减小后增大的趋势;常温下,完全时效处理试样耐磨性较好,试样表面出现了犁沟和片状磨屑,表现为磨粒磨损和黏着磨损;而高温时,由于固溶时效处理试样的表面氧化膜更厚,其耐磨损性能更好;在400℃时,两种试样表面被致密的氧化膜覆盖,所以其磨损量最小,该温度下试样的磨损形式以轻微的氧化磨损为主;在500~650℃时,随着温度的升高,试样的磨损量逐渐增加,磨损机制也发生转变,由轻微氧化磨损转变为严重磨粒磨损、黏着磨损和氧化膜的疲劳剥落.     

磁场强度对45钢摩擦磨损性能的影响

采用销-环接触方式,在自制的摩擦磨损试验机上,研究了不同磁场强度对铁磁性材料45钢干滑动摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和三维形貌仪等仪器对磨损表面形貌及磨屑进行了表征。试验结果表明:施加磁场明显影响了45钢的摩擦磨损性能。随着磁场强度的增大,摩擦因数逐渐增大,磨损率逐渐减小,磨损表面粗糙度逐渐降低。磨屑参与摩擦过程的方式不仅影响其自身粒度的大小,而且影响摩擦表面接触状态,以至于对45钢的摩擦磨损性能产生了显著影响。磁场促进磨损表面及磨屑的氧化并吸附磨屑反复参与摩擦过程,在磨损表面形成磨屑层,从而改变45钢的摩擦磨损性能。     

配副体积比对干滑动摩擦学特性与表面形貌的影响

由于摩擦热介入摩擦过程 ,金属干摩擦副双方的相对体积比影响材料的干摩擦磨损性能。试验结果表明 :在铸铁 /40Cr钢干滑动摩擦配副中 ,随着盘 /销体积的增大 ,配副的摩擦因数降低 ,磨损率增大 ;不同配副体积比条件下的摩擦表面具有不同的形貌特征 ,高的盘 /销体积比具有犁沟型表面形貌。这种形貌不利于摩擦热从摩擦表面的有效导出 ,从而使摩擦表面具有更高的温度 ;在实际运行条件下 ,对火车闸瓦的磨损速率检测也证明 :配副体积比对闸瓦磨损速率的影响与销盘试验所得研究结果具有相同的规律     

中重型车辆离合器摩擦副材料的高温摩擦磨损性能

为了探讨离合器摩擦副材料在高温下的摩擦磨损机制,采用30CrSiMoVM钢作为与铜基粉末冶金摩擦片配对使用的对偶钢片,在MMU-10G高温端面摩擦磨损试验机上,研究30CrSiMoVM钢和摩擦片组成的摩擦副在室温到600℃之间的摩擦磨损性能。研究结果表明:随着温度升高,材料的强度逐渐降低,摩擦界面氧化膜不断形成与脱落,使摩擦副摩擦因数和磨损量总体趋势逐渐增大。在温度为300~500℃时,摩擦副摩擦因数和磨损量均平稳增大,表明摩擦副材料在此温度段摩擦磨损性能较稳定,磨损机制表现为磨粒磨损、氧化磨损和疲劳磨损;在600℃时,摩擦副材料表层软化,摩擦片摩擦因数和磨损量急剧增大,对偶钢片因表层黏着磨损严重,相对磨损量较小,磨损机制表现为黏着磨损、氧化磨损和疲劳磨损。     

滚压对碳钢微动磨损性能的影响

为了提高碳钢的微动磨损特性,采用不同参数的滚压工艺对45号钢试样进行表面处理,通过表面形貌测量仪、维氏显微硬度计和扫描电镜(SEM)考察在不同参数下,滚压工艺对钢的表面粗糙度、显微硬度、硬化层的厚度等的影响,然后在SRV IV摩擦磨损试验机上对比研究各工艺处理试样的微动磨损特性。研究结果表明:滚压工艺使试样表面形成一定厚度的硬化层,可以降低试样表面的粗糙度,提高表层显微硬度;滚压工艺使试样的磨损量和摩擦因数显著减小;未处理试样的磨损形式主要为黏着磨损和疲劳磨损,滚压后试样以磨粒磨损为主,并伴随轻微的疲劳剥落;不同的滚压参数对45号钢表面性能和微动性能影响较大,滚压工艺使45号钢试样的抗微动磨损性能更加优异。     

NiFe2O4基金属陶瓷的高温抗氧化性

采用等温热重法,测试了NiFe2O4基金属陶瓷在1 000℃时的抗氧化性能,研究了材料相对密度、金属相成分及含量对其抗氧化性能的影响,探讨了金属陶瓷氧化过程的动力学.研究结果表明:当NiFe2O4基金属陶瓷的氧化层厚度增长到一定程度后,随时间的延长其厚度变化渐趋缓慢;当金属相含量在5%～20%范围时,材料的高温抗氧化性能主要受其相对密度影响,与金属相成分及含量无关,提高金属陶瓷的致密度有利于提高其抗氧化性能,当相对密度为95%时,在1000℃氧化600 min后其氧化层厚度小于3μm;控制金属陶瓷的致密度和高温下的氧化时间,能有效地控制金属陶瓷的氧化层厚度;金属陶瓷在1000℃时的氧化过程动力学特征与金属相的氧化过程动力学特征相似.     

干摩擦条件下MoSi2/45钢摩擦磨损性能的研究

通过着重研究 Mo Si2 与 4 5钢对摩时的干摩擦磨损性能 ,在扫描电子显微镜 (SEM)下观察了磨损表面的形貌 ,分析了其摩擦磨损机理 .结果表明 :随 Si O2 氧化膜的产生与剥落 ,摩擦系数随摩擦行程的延长呈不规则变化 ;Mo Si2 材料表现出优良的耐磨性能 ,其稳定磨损率小于 0 .0 4 g/ km.随着磨损载荷的增大 ,摩擦机理主要从微观滑移、塑性变形转变为粘着效应 ;磨损机理主要从磨粒磨损、氧化疲劳磨损转变为粘着磨损 .图 8,参 1     

不同温度下铁基粉末冶金材料的冲击磨损规律

在不同温度下，对3种Fe基粉末冶金材料的冲击接触磨损速率进行了试验研究，结果表明，试验温度升高使试样表面氧化，导致磨损速率先降低后升高，并在350－400℃时达到最低值，CrNiVCu与CrMoWVCu两种材料的磨损速率与温度关系曲线出现的交点，是由于原材料与高温表面氧化膜硬度变化造成的，而Cu的加入有利于冲击磨损速率的降低。     

不同环境介质中TC4合金微动磨损机理研究

采用SRV-IV微动磨损试验机探究GCr15/TC4合金配副在空气介质和纯水环境中混合滑移状态下的微动磨损特性.使用激光共聚焦显微镜和扫描电镜表征三维形貌、磨损体积、磨损表面形貌,结合摩擦系数曲线和微动图探究在不同环境介质中TC4合金在混合滑移状态下微动磨损机制.结果表明:混合状态下,摩擦系数曲线在3种介质中变化趋势基本一致.干摩擦条件下,25 ℃空气环境中摩擦系数较高而且波动程度较大,磨损体积最大,磨损机制主要为粘着磨损和轻微的氧化磨损;300 ℃大气环境中,摩擦系数和波动程度最小,高温和摩擦热加速了磨粒的氧化形成第三体,揭示了TC4合金具有高温耐磨特性,磨损机制为粘着磨损和氧化磨损.与干摩擦相比,水覆环境中摩擦系数、波动程度以及磨损率介于两者之间,水介质起到润滑和减摩作用,磨损机制为磨粒磨损.     

阴离子结构对镍基合金摩擦学性能的影响

目的 将不同阴离子结构的咪唑类离子液体作为镍基高温合金GH4738/硬质合金摩擦副润滑剂,研究其摩擦学性能,分析润滑作用机理。方法 分析离子液体的黏温特性和热稳定性,利用SRV-V微动摩擦磨损试验机、三维表面轮廓仪研究其摩擦学性能,利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线光电子能谱仪对润滑机理进行研究。结果 离子液体L-B104具有良好的黏温特性和热稳定性,具有优异的减摩抗磨性能,XPS结果表明在摩擦过程中离子液体润滑剂与镍基高温合金表面发生了复杂的摩擦化学反应,生成了具有较高韧性的金属氧化物与无机化合物,进而组成具有优异减摩抗磨性能的润滑膜,该膜能够有效隔绝摩擦副表界面的直接接触,从而起到减摩抗磨效果。结论 咪唑类离子液体L-B104作为镍基合金润滑剂,可以起到减摩抗磨作用,可进一步将咪唑类离子液体L-B104应用于镍基合金的切削加工领域。