纯镁微弧氧化含碳陶瓷层的耐磨性能

为进一步提高纯镁表面微弧氧化陶瓷层的摩擦磨损性能,在硅酸盐体系的电解液中加入不同质量浓度的石墨烯添加剂,对纯镁试样进行微弧氧化处理。利用扫描电子显微镜、电子探针、显微硬度仪和原子力显微镜等分析镁微弧氧化陶瓷层的表面和截面形貌、陶瓷层成分、显微硬度和表面粗糙度,并用MS-T3000球-盘磨损实验机对微弧氧化陶瓷层的摩擦学性能进行研究,台阶仪计算比磨损量。结果表明:在微弧氧化电解液中加入少量石墨烯添加剂后制备的陶瓷层中含有一定量的碳元素,含碳的微弧氧化陶瓷层在干摩擦小滑动距离下的摩擦因数显著减小,最低至0.095,较原始镁试样的0.45减小近50倍,含碳微弧氧化陶瓷层比磨损量是原始试样的1/5。纯镁表面含碳微弧氧化陶瓷层有效提高了纯镁表面的减摩和耐磨性。     

氧化石墨烯调控GO/TiO2陶瓷膜层自封孔效应研究

自封孔是提高微弧氧化膜层耐磨性和耐蚀性等综合性能的重要技术之一。针对物理封孔因封孔剂稳定性和膨胀作用限制膜层服役安全性等问题,本论文利用氧化石墨烯电性调控微弧氧化陶瓷膜层孔结构,制备具有减摩效应的GO/TiO₂微弧氧化自封孔陶瓷膜层,研究了氧化石墨烯浓度对微弧氧化陶瓷膜层孔结构和减摩性的影响。研究发现,通过氧化石墨烯改变电解液导电性等参数影响反应过程,从而实现对GO/TiO₂陶瓷膜层孔结的调控。氧化石墨烯浓度为5g/L时制备出了孔隙率、孔径和平均摩擦系数分别为3.6%、2.5μm和0.1的自封孔陶瓷膜层,相较于传统微弧氧化膜层分别下降了83.2%、78.4%和87.5%。研究认为通过控制氧化石墨烯浓度可以实现对微弧氧化陶瓷膜层表面孔结构的调控,为制备具有减摩效应的自封孔微弧氧化膜层提供了新思路。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层耐磨性

利用微弧氧化技术在7075铝合金表面形成微弧氧化陶瓷膜层,通过SEM、XRD手段分析了微弧氧化陶瓷层的显微结构、表面形貌和相组成,并在HIT-Ⅱ摩擦磨损试验机上测试了陶瓷膜层的摩擦学性能.结果表明:7075铝合金表面的微弧氧化陶瓷膜层由疏松层、致密层构成,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3两相;氧化陶瓷层与基体结合良好,厚度为25～45μm,表面硬度可达到1900HV0.1左右;微弧氧化表面处理技术可以显著提高铝合金的表面耐磨性,在与GCr15钢球对磨时,膜层具有较低的磨损率,但摩擦因数相对较高.     

微弧氧化提高铝合金耐磨性能的研究

目的改善铝合金的综合性能,尤其是耐磨性。方法采用微弧氧化技术,在铝合金表面制备具有自润滑效果的微弧氧化陶瓷膜层。通过分析电解参数(电流密度、频级和能级)对微弧氧化陶瓷膜耐磨性的影响,以及添加剂石墨对陶瓷膜厚度、表面形貌、相组成、耐磨性和耐蚀性的影响,探索可以提高铝合金表面微弧氧化陶瓷膜综合性能的电解参数,研究石墨在铝合金微弧氧化中所起的作用。结果确定了最佳电解参数。添加剂石墨不仅降低了铝合金陶瓷膜的摩擦系数,同时也提高了铝合金的耐蚀性。结论在铝合金微弧氧化中,石墨的自润滑特性和超高的导电性促进了铝合金在微弧氧化过程中成膜反应的进行,增加了陶瓷膜层的厚度,同时对试样表面有光滑、整平的作用。     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能北大核心CSCD

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

石墨烯添加剂在微弧氧化层中作用机理

微弧氧化是轻合金表面防腐的关键手段,复合涂层中石墨烯的防腐减摩潜能也被逐渐挖掘验证。详细介绍了石墨烯添加剂对电解液和电参数,以及膜层结构和性能等方面影响作用的研究现状,阐述轻合金表面石墨烯复合微弧氧化层需要进一步探索的问题。电解液中添加石墨烯后,降低了阳极绝缘层击穿电压,促进了膜层的生长和新相生成;微弧氧化层中石墨烯以填充和包覆的增强相形式存在,可明显改善膜层的致密度和厚度,促进膜层防腐耐磨性能进一步提升;结合轻合金表面碳元素、相位角和阻抗等特征参数的表征分析,可以较好地验证滑动摩擦和电化学腐蚀过程中石墨烯的增强作用机理,绘制的原理示意图也更具直观性。     

MoS_2/SiC复合微弧氧化层的制备及性能

采用微弧氧化技术,使用WHD-20型微弧氧化电源,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层,针对铝合金的摩擦学性能的不足,展开了减摩耐磨微弧氧化层的研究。电解液中选取MoS_2作为减摩添加剂,SiC作为耐磨添加剂,将两种纳米颗粒在电解液中良好分散后,烧结在微弧氧化层中,成功制备了MoS_2/SiC复合微弧氧化层。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、显微硬度仪和摩擦磨损试验机分别评价了复合微弧氧化层的结构、成分、硬度以及摩擦学性能。结果表明:MoS_2/SiC复合微弧氧化层生长速度减缓,膜层厚度减少了16. 2%,表面形貌更加致密且粗糙度减小了40. 22%,硬度增加了11. 06%。在摩擦磨损试验中,复合膜层磨损量降低了32. 65%,摩擦因数更低且平稳。     

KOH 对镁合金微弧氧化过程及膜层耐蚀性的影响

在微弧氧化电解液中引入了KOH添加剂,并在镁合金表面制备了陶瓷膜层,研究了KOH浓度对微弧氧化过程中的膜层生长及膜层耐腐蚀性能的影响。结果表明:在镁合金微弧氧化电解液中引入KOH添加剂可以有效降低微弧氧化过程的起弧电压和工作电压,但是KOH浓度过高会使起弧电压增大;KOH的引入会使膜层中的大尺寸孔隙数目减少,孔隙率提高。为了得到较高的膜层生长速率和较好的耐蚀性,电解液中的KOH剂量以1～3 g/L为宜。     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

稀土铈掺杂石墨烯对7050铝合金微弧氧化膜层结构与性能的影响

采用微弧氧化(MAO)技术,以硅酸盐为主要电解液成分,通过加入稀土元素铈以及石墨烯添加剂,在7050高强铝合金表面制备微弧氧化膜层。利用扫描电镜(SEM)、体视显微镜、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机以及电化学工作站研究微弧氧化陶瓷膜层的形貌、粗糙度、相组成和元素分布以及耐磨性和耐蚀性。结果表明:同时加入4 g/L CeO2和10 g/L的石墨烯制备的复合膜层表面微孔尺寸明显降低,结构致密,耐磨性较好,粗糙度最低(1516.03 nm),膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3组成。且此时的复合膜层自腐蚀电位最大,自腐蚀电流最小,耐腐蚀性最佳。     

微弧氧化减摩陶瓷层的生成及其影响因素

为了降低微弧氧化陶瓷层的摩擦系数, 采用在微弧氧化电解液中加入石墨减摩相的方法, 在微弧氧化过程中同步沉积出含石墨相的陶瓷层. 研究结果表明 膜层厚度和成膜速度开始时都是随氧化时间的延长而增加, 达到最大值后, 又随时间的延长而降低; 石墨含量5g/L时成膜厚度最大; 石墨减摩相的加入, 大幅降低了微弧氧化陶瓷层的摩擦系数.     

TC4钛合金微弧氧化-SiC复合膜的膜层结构及摩擦磨损行为

目的通过微弧氧化共沉积工艺,获得摩擦磨损性能优良的微弧氧化-SiC复合膜。方法在硅酸钠-六偏磷酸钠-钨酸钠-多聚磷酸钠体系的微弧氧化电解液中加入2.0 g/L SiC微粒,以直流脉冲模式制备TC4钛合金微弧氧化-SiC复合膜。利用KH-7700型三维视频显微镜、XRD、SEM,对复合膜的表面、截面微观形貌和结构进行了观察分析,采用CFT-1型显微磨损试验仪检测了其在室温干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果 SiC复合膜层中的微孔数量明显少于不含SiC相的氧化膜层,复合膜表面分布着SiC相、金红石、锐钛矿TiO_2相、Al2Ti O5相以及非晶态的P、Si、W化合物。在干摩擦磨损条件下,微弧氧化-SiC复合膜的摩擦系数为0.26,比磨损率为0.72×10~(-6) mm~3/(N·m),微弧氧化-SiC复合膜只发生轻微的粘着磨损和磨粒磨损。结论得到了摩擦磨损性能优良的复合膜,复合膜中的SiC新相改变了氧化膜的表面形貌,降低了复合膜的摩擦系数和磨损率。     

焦磷酸铜浓度对TC4合金微弧氧化层摩擦性能的影响

在电解液中加入不同浓度的焦磷酸铜对TC4进行微弧氧化处理,对微弧氧化层进行了粗糙度和显微硬度测试,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及摩擦磨损测试分析了焦磷酸铜浓度对微弧氧化层微观结构及磨损性能的影响。结果表明:加入2 g/L焦磷酸铜后,微弧氧化层表面孔隙增大,数量增多,但随焦磷酸铜浓度的继续增加,微弧氧化层表面孔隙减小,数量减少。随着电解液中焦磷酸铜浓度的增加,微弧氧化层的厚度增加,硬度减小,摩擦系数曲线波动减小,其中电解液中加入2 g/L焦磷酸铜时微弧氧化层的摩擦系数最小,微弧氧化层的摩痕宽度随着电解液中焦磷酸铜浓度的增加而减小,焦磷酸铜浓度为8 g/L时,由于铜元素的润滑作用,微弧氧化层的磨痕最轻微,磨痕宽度最窄。     

铝合金表面MoS2/Al2O3复合涂层制备及减摩性能研究

铝合金表面减摩涂层设计和制备是改善铝合金构件摩擦性能的关键技术之一。对于目前铝合金结构件易磨损的问题,本研究采用微弧氧化一步法在6063铝合金表面原位合成纳米MoS2,制备具有减摩作用的MoS2/Al2O3复合陶瓷涂层;讨论了硫盐浓度对涂层成分、形貌及摩擦性能的影响,分析了涂层减摩机理。结果表明：通过微弧氧化在6063铝合金表面成功制备出了含有MoS2的自润滑复合陶瓷涂层;涂层的摩擦系数随着硫盐浓度的升高呈现先下降后上升的趋势,当电解液中硫盐浓度为15g/L时涂层的摩擦系数为0.15,较常规微弧氧化涂层降低了76%。涂层中的MoS2分布在涂层的表面和内部,在与摩擦副接触与挤压的作用下形成均匀分布的MoS2润滑膜,表现出良好的减摩性能。     

氧化还原法制备石墨烯对镍基复合镀层的摩擦学性能影响

采用Hummers氧化法和肼还原法制备了石墨烯,并在45钢表面获得石墨烯/镍基复合镀层,研究了石墨烯的片层数量和热稳定性,对复合镀层的表面及截面形貌进行观察并测试其摩擦学性能。结果表明：肼还原法获得的石墨烯层数约2层,其热稳定性高于Hummers法获得的氧化石墨。不同石墨烯添加量 (0.1,0.2和0.4 g/L) 的镍基复合镀层厚度约20~30 μm。干摩擦时,石墨烯添加量为0.4 g/L的复合镀层摩擦系数和磨损率最低,较基体分别降低了13%和65%,磨损表面较光滑并可见石墨烯沉积后的微凸体形态,Fe的含量极少,说明磨痕深度很浅。     

粉体预氧化对NiAl激光熔覆涂层组织和性能的影响

目的 激光熔覆是集节能、环保、减排于一身的低碳技术，能够解决涂层存在的粗大枝晶、较大开裂敏感性及纳米增强颗粒昂贵等难题。方法 借助Al颗粒的易氧化特性，提出一种预氧化气固反应手段，原位制备铝粉表面附着氧化铝的复合型粉体，采用激光熔覆技术将复合粉末制备成冶金涂层，并考察预氧化方法对NiAl涂层组织和性能的改性规律。结果 通过预氧化方法获得了铝粉表面附着氧化铝的复合型粉体，且制备的涂层成形良好、无缺陷；预氧化涂层的枝晶更细小，XRD测试表明预氧化涂层中出现了Al₂O₃。由于预氧化方法带来的细晶强化和第二相强化作用，使得预氧化涂层的硬度在NiAl涂层的基础上提升了约20%，预氧化方法引入的氧促使摩擦界面形成了一层氧化物润滑膜，使得预氧化处理后涂层的摩擦因数降低了约23%，同时耐磨性得到显著提升。结论 采用预氧化方法以低成本原位合成了复合型粉体，通过预氧化方法使涂层实现了从组织结构到性能的良性转变，为推动绿色低碳技术发展，高性能新型粉体的研发，以及NiAl涂层的应用提供一些思路与方法。     

纳米BN对1060铝微孤氧化膜层性能的影响

目的探究微弧氧化电解液中纳米氮化硼(BN)浓度对铝微弧氧化陶瓷层组织和性能的影响。方法在硅酸盐体系电解液中加入1~5 g/L不同浓度的纳米BN,制备纳米BN复合微弧氧化层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,分别表征纳米BN复合微弧氧化层的微观组织、元素分布及物相组成。采用涂层测厚仪、粗糙度仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段,研究纳米BN对1060纯铝微弧氧化膜层的厚度、粗糙度、显微硬度、摩擦学性能的影响。结果在微弧氧化BN复合膜的表层有弥散分布的BN颗粒,当电解液中添加3 g/L的纳米BN时,制备的微弧氧化层的性能最好,其表面的孔洞数量最少且孔径最小,膜层表面更加致密,其厚度可达到(93.8±1.9)μm,硬度达到(942±51)HV,粗糙度Ra降低为(3.66±0.14)μm,摩擦系数降低为0.55,磨损体积比未添加BN的膜层减少了1.18×10-2 mm3,并且磨痕平整光滑,裂纹较少。结论硅酸盐电解液中加入纳米BN能够改善1060纯铝微弧氧化膜层的综合性能。     

2024铝合金微弧氧化/TiC复合膜的制备及耐磨性能

在含有TiC微粒的硅酸盐体系电解液中对2024铝合金进行微弧氧化处理,制备含有TiC成分的复合陶瓷膜。利用SEM、EDS、XRD观察分析复合陶瓷膜的微观形貌、膜层中主要成分沿截面方向的分布及膜层的相结构,用纳米压痕硬度仪、激光共聚焦显微镜、摩擦磨损试验机测量复合陶瓷膜的硬度、表面粗糙度及摩擦系数。观察磨痕形貌,采用激光共聚焦显微镜测量磨痕体积,评估磨损率。结果表明:与不含TiC微粒的电解液中制备的微弧氧化膜相比,复合陶瓷膜的硬度更高、摩擦系数更小、磨损率更低,复合陶瓷膜的磨损率仅为微弧氧化膜的1/12,耐磨性更好。     

石墨烯对铜基制动材料的性能影响

目的为了提高铜基制动材料的力学性能和摩擦学性能,选用石墨烯作为增强填料添加到铜基制动材料中,研究石墨烯对铜基制动材料性能的影响。方法采用粉末冶金的方法制备了石墨烯含量(质量分数,后同)分别为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的铜基复合材料,并对不同试样的力学性能和摩擦磨损性能进行比较。结果含有石墨烯的试样硬度为46.4~54.2HB,高于未添加石墨烯试样的硬度(44.5HB)。含有石墨烯的试样抗弯强度为250~418 MPa,均高于未添加石墨烯试样的抗弯强度(218 MPa),其中石墨烯含量为0.4%的试样的硬度和抗弯强度最大,分别为54.2HB和418 MPa。随着石墨烯含量的增加,材料的密度逐渐下降。当石墨烯含量为0.2%~0.4%时,材料摩擦系数的稳定性提高且磨损率降低;当石墨烯含量为0.6%~0.8%时,材料摩擦系数的稳定性下降且磨损率变大。当石墨烯含量为0.4%时,材料的摩擦系数最稳定,摩擦系数的方差为0.3×10~(-3)(未添加石墨烯的试样为1.4×10~(-3)),磨损率最低,位于0.136×10~(-6)~0.185×10~(-6) mm~3/(N·m)之间(未添加石墨烯的试样位于0.42×10~(-6)~0.82×10~(-6)mm~3/(N·m)之间)。结论少量的石墨烯(0.2%~0.4%)可以显著提高铜基制动材料的硬度和弯曲强度,其中石墨烯含量为0.4%时,制成的制动材料的机械性能最佳,同时试样的摩擦系数稳定,磨损率较低。