温度对复合CrTiAlN涂层摩擦磨损性能的影响

采用物理沉积技术在M2高速钢制备多元复合CrTiAlN涂层。采用发射扫描电子显微镜、能谱仪、激光共聚焦扫描电镜和球-盘式高温摩擦磨损试验机等手段对涂层的摩擦学行为进行研究。结果表明,涂层的摩擦系数随环境温度升高呈上升趋势。室温下涂层的摩擦系数约0.24,摩擦系数随时间变化曲线平缓;200℃时,摩擦初期涂层的摩擦系数随时间变化波动剧烈,0.5 h后进入稳定摩擦阶段,摩擦系数在0.53左右。同时,CrTiAlN涂层的磨损率也随环境温度升高呈上升趋势。高温摩擦时,摩擦随时间变化曲线波动很大,对磨球的受磨损程度也随温度升高而逐渐上升。涂层的磨损机制主要是氧化磨损、粘着磨损和磨粒磨损的共同作用。     

Ti靶电流对CrTiAlN镀层组织结构及硬度的影响

利用磁控溅射技术在高速钢和单晶硅基体上沉积CrTiAlN梯度镀层,研究Ti靶电流对CrTiAlN镀层组织、相结构及硬度的影响.利用EDS、XRD和SEM分析镀层的成分、相结构及形貌,采用显微硬度计测量镀层的硬度.结果表明:随着Ti靶电流的增大,镀层中的Ti原子逐渐置换CrN中的Cr原子形成Cr-Ti-N体系,同时出现少量的TiN相;镀层生长的择优取向由(111)晶面逐渐转变为(200)晶面;镀层柱状晶的结构更为致密,其表面形貌由三棱锥结构逐步变为胞状结构;随Ti靶电流的增大,镀层硬度逐渐由1267HV升至1876HV.     

热喷涂工艺对涂层摩擦磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂和爆炸喷涂法在金属表面制备了WC-Co单层涂层和NiCrAl／WC-Co梯度涂层，对涂层的室温干摩擦磨损性能进行了测定和分析。结果表明，超音速火焰喷涂WC-Co单层涂层具有最好的综合磨损性能。梯度涂层较好的结合力对摩擦磨损性能的影响只有在轻载时表现明显。涂层中原有的孔隙和摩擦过程中形成的孔洞可以在一定程度上减轻磨损，而不同条件下形成的磨屑对涂层的摩擦性能亦有较大影响。     

温度对WC-WB-CoCr涂层高温摩擦磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了WC-WB-CoCr涂层,研究了温度对WC-WB-CoCr涂层高温摩擦磨损性能的影响。通过SEM、XRD和显微硬度仪对涂层的微观组织、相结构和力学性能进行表征。通过摩擦磨损试验机和拉曼光谱仪研究了WC-WB-CoCr涂层的高温摩擦学性能和氧化产物,采用台阶仪扫描磨痕形貌并计算WC-WB-CoCr涂层的磨损率。结果表明：WC-WB-Co-Cr涂层主要由WC和CoW₂B₂组成,涂层结构致密,与基体结合紧密;随着磨损试验温度升高,涂层的摩擦系数从0.66降低到0.57,涂层的磨损率随着温度的升高而升高,但是其磨损率增长程度随着温度的升高而降低。在高温磨损过程中,磨痕表面的氧化膜主要由WO₃和CoWO₄组成,且CoWO₄比WO₃表现出更好的耐高温磨损性能。涂层的主要磨损机制为氧化磨损、疲劳磨损和粘着磨损。     

热处理对10%Ni-AT13涂层摩擦磨损性能的影响

采用等离子喷涂技术在45钢基体上制备10%Ni-AT13复合涂层,利用QG-700型球-盘式摩擦磨损试验机在室温干摩擦条件下对其进行了摩擦磨损试验;利用显微硬度计、万能拉伸试验机、扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)等对涂层的力学性能、微观组织进行了表征分析,并研究了去应力退火(300℃保温3 h)对10%Ni-AT13涂层性能的影响。结果表明:涂层呈典型的层片状结构分布,由熔融区和半熔区组成,涂层与基体之间的结合良好;XRD结果显示涂层有新相Al_2TiO_5和Ni_2O_3生成,退火对涂层的组织成分无影响;与退火前相比,涂层的力学性能得到明显的提高,其中结合强度提高了78.7%、显微硬度提高了43.6%、断裂韧性提高了64.1%;退火后,在摩擦过程中摩擦系数高低变化不大,但波动性减小;涂层的磨损率比退火前小,耐磨性得到了提高。     

CrN涂层对中碳轴承钢摩擦磨损性能的影响

为了改善钟形壳用中碳轴承钢的耐磨性能,采用磁控溅射技术在中碳轴承钢表面制备了CrN涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机等对比分析了有无涂层的中碳轴承钢的微观形貌、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:中碳轴承钢热处理后的组织为回火马氏体,硬度为589. 2 HV0. 5,表面沉积CrN涂层后,硬度达到了756. 9 HV0. 5。该涂层由CrN和Cr_2N相构成,结构致密,厚度约5. 891μm。在相同摩擦磨损条件下,涂层试样比无涂层试样的磨损量减少了约35. 6%。涂层试样的主要磨损机制为氧化黏着磨损,而无涂层试样则为氧化黏着磨损和磨粒磨损。     

电流和摩擦速度对输电材料磨损性能的影响

在载流高速摩擦磨损试验机上进行磨损试验,研究了速度和电流对输电材料(纯铜)磨损性能的影响,并对摩擦表面形貌进行了观察。结果表明:在一定速度条件下,电流增大,纯铜的摩擦系数减小,磨损率增大;在一定电流条件下,速度增大,纯铜的摩擦系数和磨损率都增大;在电流和速度的影响下,摩擦表面呈现粘着、塑性变形及氧化磨损特征。     

金属表面涂层高温摩擦磨损性能研究

主要介绍了金属表面涂层的几种制备方法,并介绍了几种性能优越的耐高温涂层,综述了金属表面涂层在高温下摩擦磨损性能的研究成果.提出了涂层的高温摩擦磨损性能指标(显微硬度、摩擦因数、磨损量,以及涂层与基体的结合强度),其中,显微硬度是评判涂层优劣的重要指标.最后,分析了耐高温涂层应用于热冲压模具领域的发展前景,指出应全方位深...     

非平衡磁控溅射制备CrTiAlN/GLC复合涂层的表面性能及摩擦磨损性能研究

采用非平衡磁控溅射技术在新型冷作模具钢表面制备CrTiAlN/GLC复合涂层,并应用拉曼光谱(Raman)、纳米压痕、磨损试验等测试方法分析与考察该复合涂层的组织结构、纳米硬度、结合强度和摩擦磨损性能。结果表明:CrTiAlN/GLC复合涂层由CrTiAlN和以sp2为主的非晶及微晶结构GLC组成,其纳米硬度(17.38 GPa)介于CrTiAlN与GLC单一涂层之间,但有最高的弹性模量(186.35 GPa),并与基体结合状况良好(临界载荷Lc≥60 N)。此外,复合涂层还明显地改善了基体表面的摩擦学性能,干摩擦系数为0.1～0.35,油润滑磨损率(<0.7×10-12mm3/N.mm)约为基体(1.36×10-12 mm3/N.mm)的50%。     

水热腐蚀老化对热障涂层的摩擦磨损性能的影响

海洋环境下,热障涂层因水蒸气的作用发生水热腐蚀老化,同时还承受高温气流冲蚀带来的摩擦磨损破坏。本文采用大气等离子喷涂技术在单晶合金N5上制备了带有NiCrAlY粘结层和8YSZ面层的热障涂层,并使用MFT-5000摩擦磨损试验机测试了热障涂层在水热腐蚀老化后的摩擦磨损行为,同时通过XRD与SEM对涂层腐蚀后的物相构成与磨损形貌进行了分析。结果表明,水热腐蚀老化会使YSZ陶瓷发生四方相至单斜相的相变,且单斜相主要在ZrO₂晶界处萌生,引起晶粒间结合强度降低,导致涂层耐磨性能降低。在高温氧化环境及高温氧化-低温水热老化交变环境下,涂层的磨损机制为脆性断裂引起的片层剥离,同时还伴有磨粒磨损和黏着磨损;而在低温水热环境下涂层的磨损机制为微断裂引起的晶粒剥离。     

非晶碳涂层的摩擦磨损性能研究

采用多源磁控溅射物理气相沉积法在单晶硅表面制备梯度变化非晶碳涂层(类金刚石薄膜),通过调整工艺参数获得厚度在1～2μm的涂层.采用MML多功能纳米性能测试系统测试了非晶碳涂层的纳米硬度和弹性模量.采用CETR UTM-2型显微摩擦测试仪测试了非晶碳涂层在不同载荷下的摩擦磨损行为.结果表明,涂层具有较高的硬度和弹性模量,可以分别达到12.5GPa和184GPa;涂层在不同的载荷下具有较好的摩擦性能,摩擦因数基本保持在0.1左右,磨损率达到10-9 mm3/ N·m数量级.     

酚醛改性环氧树脂交联结构对涂层摩擦磨损性能的影响

目的 从应力的角度探究树脂交联结构与所制备涂层摩擦磨损性能之间的关系。方法 以不同环氧树脂/硼酚醛树脂(EP/BPF)的配比制备了不同交联密度的固化物试样。通过热力学性能测试,获取储能模量和玻璃化转变温度,计算得到树脂交联结构参数。通过往复式摩擦试验机和三维轮廓仪测试,确定树脂涂层的摩擦磨损性能。通过力学性能测试,获取树脂材料的应力应变测试曲线,进一步计算出了树脂材料的弹性模量和抗张强度。通过有限元数值模拟计算,获取了树脂涂层的应力大小和分布。结果 随着硼酚醛改性环氧树脂交联密度的增大,树脂材料的弹性模量、抗张强度先增大后减小,其中弹性模量最大值为1 572 MPa,但树脂涂层的磨损率呈现相反趋势。有限元模拟计算结果显示,随交联密度的增大,涂层的应力变化不明显(33.7～47 MPa),但是应力裕度先增大后减小(0.04～1.07)。结论 改性环氧树脂涂层的应力裕度和磨损率成负相关,通过调控树脂交联密度可有效调节涂层的应力裕度,从而控制涂层的摩擦磨损性能。文中硼酚醛改性环氧树脂的交联密度为936 mol/m³时,涂层的应力裕度最大,抗磨损性能最佳。     

扩散铝涂层对TiAl合金高温摩擦磨损性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备镀铝层,并进行720℃×4 h高温扩散处理。采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了其显微硬度和耐磨性。结果表明:TiAl合金表面离子镀铝后,形成致密的纯铝层;经扩散处理后,膜层中纯铝相消失,形成了表面氧化层Al2O3和中间扩散层TiAl3,膜层硬度明显增加,显著提高了TiAl合金基材的抗高温摩擦磨损性能。     

多层梯度结构对TiAlSiN涂层摩擦磨损性能的影响

为提高304不锈钢耐磨损性能,采用磁过滤阴极弧等离子体沉积的方法制备TiAlSiN多层梯度涂层,研究多层梯度结构对涂层摩擦磨损性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕仪和划痕仪等方法对涂层的表面形貌、物相结构以及力学性能进行表征,并通过MST-3001摩擦磨损试验仪测试不同结构涂层的摩擦磨损性能。结果表明:与TiAlSiN单层涂层相比,TiAlSiN多层梯度涂层具有更高的结合力和韧性;两种涂层的摩擦因数和磨损率都远小于304不锈钢,其中TiAlSiN多层梯度涂层具有比单层涂层更低的磨损率,磨损率由2.6×104μm3/(N·m)降至8.5×103μm3/(N·m),降低了67.8%,TiAlSiN多层梯度涂层磨痕表面光滑致密,主要磨损机制为轻微粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损的协同作用。     

电弧喷涂NiAl涂层摩擦磨损性能研究

利用双丝电弧喷涂技术在6061 -T6铝合金基底上制备了NiAl-95/05和NiAl-80/20两种不同成分的镍铝涂层.采用扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、显微硬度计等设备对两种涂层的微观组织结构及特性进行对比分析,并采用滑动摩擦和滑动磨损试验方法,研究了两种涂层的滑动摩擦磨损性能.结果表明,两种涂层均与基体结合紧密,无裂纹;NiAl-95/05涂层中的主相为(Ni)固溶体,而NiAl-80/20涂层中主要组成相为Ni3Al和NiAl; NiAl-95/05涂层和NiAl-80/20涂层显微硬度的平均值分别为219 HV和312 HV.摩擦磨损试验结果表明,在干态和水润湿条件下,NiAl-80/20涂层的滑动摩擦系数较大;而在油润湿条件下,两种涂层的滑动摩擦系数基本相等;显微硬度和滑动摩擦系数共同决定了涂层的滑动磨损性能,NiAl-80/20涂层的滑动磨损性能明显优于NiAl-95/05涂层.     

Ni含量对Ni/AT13涂层摩擦磨损性能的影响

采用大气等离子喷涂技术在20钢表面制备Ni质量分数分别为0%、10%、30%、50%和60%的Ni/AT13复合涂层,采用QG-700型摩擦磨损试验机在室温干摩擦条件下测试了涂层的摩擦磨损性能,采用扫描电镜和XRD射线衍射仪研究了涂层的显微形貌和相组成,并研究了Ni添加量对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明:添加Ni后,涂层中有NiO新相生成,涂层中孔隙减少,涂层与基体的结合强度增加,显微硬度降低。涂层磨损率随着Ni含量的增加而降低,Ni的添加改善了涂层的摩擦磨损性能,其中Ni质量分数为30%时涂层摩擦磨损性能最好。     

SiC涂层对高温气冷堆用石墨摩擦磨损性能的影响

利用MM-200磨损试验机对高温气冷堆反射层用石墨（IG11）及HTR-10高温气冷堆燃料元件基体石墨（MG）的摩擦磨损性能进行了研究。结果发现,摩擦系数随载荷增加而逐渐减小,两种石墨的摩擦系数基本相同。石墨的磨损速率随载荷增加而增大,石墨IG11的耐磨性优于MG的。利用气相反应扩散法在石墨基体上涂覆SiC涂层后可以明显改善其耐磨性,且随着涂覆温度的升高改善效果更为明显;低温涂覆SiC涂层后IG11的耐磨性优于MG的,高温涂覆SiC涂层后MG的耐磨性优于IG11的。     

电流及其极性对浸铜碳滑板摩擦磨损性能的影响

研究了电流及其极性对浸铜碳滑板摩擦磨损性能的影响.利用SEM观察浸铜碳滑板磨损表面的形貌.结果表明,施加电流显著增加浸铜碳滑板的磨损量,但降低摩擦系数.浸铜碳滑板为正极时的磨损量比其为负极时的大,而2种极性条件下的摩擦系数相近;电流越大,磨损表面损伤越严重;正极磨损表面的氧化比负极剧烈.磨损机理主要为磨粒磨损、黏着磨损和电弧烧蚀.     

电流及其极性对浸铜碳滑板摩擦磨损性能的影响

研究了电流及其极性对浸铜碳滑板摩擦磨损性能的影响.利用SEM观察浸铜碳滑板磨损表面的形貌.结果表明,施加电流显著增加浸铜碳滑板的磨损量,但降低摩擦系数.浸铜碳滑板为正极时的磨损量比其为负极时的大,而2种极性条件下的摩擦系数相近;电流越大,磨损表面损伤越严重;正极磨损表面的氧化比负极剧烈.磨损机理主要为磨粒磨损、黏着磨损和电弧烧蚀.