多层石墨烯和Fe_2O_3纳米颗粒对TC11合金磨损行为的影响

通过在TC11合金摩擦界面添加机械混合的多层石墨烯和Fe_2O_3纳米颗粒,研究其对TC11合金磨损行为的影响,并与未添加及只添加多层石墨烯或Fe_2O_3纳米颗粒时进行对比。利用XRD、SEM和EDS等微观分析手段对磨损表面的物相、形貌和成分进行检测分析,并探讨摩擦层的形成过程及纳米材料的作用。结果表明:添加多层石墨烯或Fe_2O_3纳米颗粒时形成的摩擦层不能稳定存在,无法改善TC11合金较差的耐磨性。而添加机械混合的多层石墨烯和Fe_2O_3纳米颗粒时,在磨面形成同时具有良好润滑性和优异承载能力的双层摩擦层,能有效地阻止金属间相互接触,对基体起到保护作用,使得TC11合金的磨损量显著下降。     

TC11合金的高温磨损行为和耐磨性

采用高温磨损试验机对TC11合金进行了400~600℃高温干滑动磨损试验,研究了TC11合金的高温磨损行为和耐磨性;并通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析仪(EDS)对磨面和亚表层的物相、形貌和成分进行分析,并探讨了磨损机制。在400℃下随着载荷增加磨损率略有增加,超过200 N时磨损率出现快速提高;当温度进一步提高至500~600℃时,磨损率降到最低,且不随载荷增加而变化。分析表明,在400℃时,磨面上出现塑性变形和撕裂的痕迹以及沿滑动方向的犁沟,同时出现致密的黑色光滑区和剥落区,磨损机制为黏着磨损、磨粒磨损和氧化轻微磨损。而在500~600℃,磨损表面均为致密的黑色光滑区和剥落区,且600℃时的剥落区小于500℃时的,磨损机制为氧化轻微磨损。亚表层分析表明,在高温下磨损表面均形成一层摩擦氧化物层,在400℃时摩擦氧化物层厚度为5~8μm,而在500~600℃,摩擦氧化物层增加到10~15μm,且摩擦氧化物层的致密度随温度增加而提高。摩擦层显示出高的硬度,可达到HV1000以上,而且随着温度增加,显微硬度显著增加。     

机械模具导向滑板Fe-Mo-石墨自润滑材料摩擦学性能研究

采用粉末冶金工艺,制备了3种不同石墨含量的Fe-Mo-石墨自润滑材料,测定了3种材料的密度、硬度和抗压强度,并对材料的组织和不同摩擦速率下的摩擦学性能进行分析和研究,最后采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对磨痕表面形貌和成分进行表征。结果表明,复合材料中石墨添加质量分数为1.0%时,材料组织以铁素体为主相,此时的摩擦系数较为稳定,磨损率随摩擦速率的提高而增大,磨损机制主要为粘着磨损;石墨添加质量分数高于1.0%时,材料组织以珠光体为主相,摩擦系数随摩擦速率提高而增大,但磨损率随之减小,且摩擦速率高于0.5m/s时,磨损率量级为10~(-8)cm~3/N·m,属于轻微磨损。材料中珠光体、Fe_2MoC的生成,以及摩擦过程中生成的Fe_2O_3、Fe_3O_4是Fe-Mo-石墨材料在高的摩擦速率下具有优良耐磨性的主要原因。     

La_2O_3对微波烧结Cu_(20)Fe_(80)合金组织性能的影响

采用机械合金化和冷压微波烧结法制备了Cu_(20)Fe_(80)合金,研究了La_2O_3添加对Cu_(20)Fe_(80)合金组织性能的影响,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪等设备观察和分析Cu_(20)Fe_(80)合金组织形貌和相组成,并测定了合金的致密度和硬度。结果表明:Cu_(20)Fe_(80)合金粉体呈层片状,随La2O3质量分数的增加,合金粉体得到细化,机械合金化程度增强;Cu_(20)Fe_(80)合金粉体的冷压压坯组织呈层片状,随La_2O_3质量分数的增加,压坯致密程度和成型性提高;微波烧结后组织呈现层片状,随La_2O_3质量分数的增加,空隙先减少后增加,烧结组织致密度和硬度先提高后减小;综合分析,La_2O_3最佳添加量为0.2%。     

碳钢表面Ni-Cr共渗层的磨损性能研究

采用双层辉光等离子合金化技术在碳钢表面制备Ni-Cr合金层,通过扫描电镜、维氏硬度计和摩擦磨损试验机表征了合金层的组织形貌、显微硬度和摩擦磨损行为。结果表明:双辉等离子镍铬共渗后,碳钢表面形成了有效厚度约12μm的合金层,合金层均匀致密,无孔洞裂纹等缺陷,合金层表面晶粒呈颗粒状,且结聚成团。渗后试样表面显微维氏硬度相对于基体提高了约一倍。合金层具有良好的耐磨性,在常温下的磨损失重相对基体降低了4倍以上。     

30 wt.% 碳化物含量 (Cr,Fe)7C3/Fe3Al 金属陶瓷涂层磨损行为

采用销-盘往复干摩擦磨损试验研究了30wt.%碳化物含量的由原位自生(Cr,Fe)_7C_3颗粒弥散强化的(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al金属陶瓷涂层的形貌、硬度,以及室温和400℃下的磨损性能。为了便于对比,同时测定了不同温度下的RuT350基体、Fe3Al涂层硬度。此外,在相同条件下,测定了室温和400℃时RuT350基体和NiCr-MoCr_3C_2涂层的摩擦磨损情况。结果表明,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层硬度随温度升高衰减较慢,且在相同的接触载荷下,(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al涂层的摩擦系数明显低于RuT350铸铁,其与摩擦副的总磨损量400℃下仅为RuT350基体与摩擦副总磨损量的45.8%,其室温与400℃下的耐磨性优于Fe3Al涂层和NiCr-Mo-Cr_3C_2涂层。(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的中高温耐磨性主要源于金属间化合物Fe3Al粘结相在特定的温度范围具有异于普通合金的R现象,致使(Cr,Fe)_7C_3/Fe_3Al具有较高的高温硬度,并存在大量弥散分布的细小(Cr, Fe)_7C_3晶粒,不易造成陶瓷颗粒从金属相中脱落在磨损表面形成第三粒的协同机制。     

CeO_2对Mo/Al_2O_3复合材料微观结构的影响

采用无压烧结法制备含CeO2的Mo/Al2O3材料,用MM-200型环-块式摩擦磨损试验机测试该材料在滑动干摩擦条件下的磨损行为,通过X射线衍射(XRD)和电子探针对其微观结构和磨损后的形貌进行研究和分析。结果表明,添加CeO2的烧结样品中出现CeAl11O18相,且随CeO2含量(体积分数)增加,CeAl11O18逐渐增多,Al2O3相应减少。当CeO2的体积分数为6%时Al2O3全部由CeAl11O18取代;CeO2的添加使Al2O3和CeAl11O18相边界处均呈现圆钝形貌,并且存在Mo、Al、O的相互扩散区域。磨损形貌表明,1 730℃烧结的样品中出现摩擦转移层,当CeO2含量达到4%时,该摩擦转移层大量出现,从而改善材料的耐磨性。     

NiCrWRE合金粉末喷熔层和SAE52100球-盘摩擦副摩擦性能研究

在45#钢表面制备了NiCrWRE合金粉末喷熔层,利用球-盘摩擦试验,进行了NiCrWRE合金粉末喷熔层与SAE52100钢球的干摩擦磨损试验研究.结果表明:NiCrWRE合金喷熔层具有良好的耐磨性和较低的摩擦系数,在低速轻载条件下,镍基合金喷熔层的磨损机理为微观切削;高速重载时,表现为粘着磨损和磨料磨损,喷熔层表面形成了致密的氧化物膜,有效地降低了磨损率.     

稀土Y对Ni-Fe-Co-Cu合金微观组织和高温氧化性能的影响

研究了稀土Y对45Ni-40Fe-8Co-7Cu合金微观组织和850℃高温氧化性能的影响。结果表明,45Ni-40Fe-8Co-7Cu合金在850℃,0.101 MPa氧分压下氧化形成以Fe_2O_3和(Ni/Co)Fe_2O_4为主的混合氧化物膜层,合金氧化遵循抛物线规律,抛物线速率常数为1.83×10~(-10)g~2·cm~(-4)·s~(-1)。添加稀土Y后,合金沿晶界析出稀土相,Y含量越高,晶界稀土相越多。添加稀土后的合金在850℃高温氧化过程中,氧化仍遵循抛物线规律,同时,晶界稀土相促进了Ni的外扩散,氧化形成的膜层以(NiCo)Fe_2O_4尖晶石氧化物为主。添加0.3%(质量分数)稀土Y的45Ni-40Fe-8Co-7Cu-0.3 Y合金850℃高温氧化形成的尖晶石结构的氧化物结晶颗粒细小,膜层致密完整,且合金抛物线氧化速率常数减小为1.15×10~(-10)g~2·cm~(-4)·s~(-1),说明添加少量(0.3%)稀土Y后,细化了氧化物结晶颗粒,提高了合金抗氧化性能。随着稀土Y添加量的进一步增加,合金高温氧化过程中,晶界稀土相不但促进了Ni的外扩散,同时加速了O的内扩散,合金抗氧化性能变差。     

Ti_2AlNb基合金等离子渗碳层的组织结构与摩擦性能

采用双层辉光等离子表面合金化技术在Ti2AlNb基合金表面渗碳以提高其耐磨性,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、动态显微硬度系统等对渗碳层的微观组织、相组成及动态显微硬度进行表征,并采用HT2500型摩擦磨损试验机对其耐磨性进行测试。结果表明,经等离子渗碳后Ti2AlNb基合金可获得厚度约11μm的表面渗碳层,且该层碳元素含量由表及里呈梯度变化。合金渗碳层主要由纯C、TiC及Ti2AlC相组成,表面动态显微硬度达9.61 GPa。渗碳试样的比磨损率仅为基体合金的1.82%,耐磨性能大大提高。     

TC4合金在不同环境介质中的磨损行为及磨损机制研究

采用MPX-2000型销盘式摩擦磨损试验机,研究了TC4合金在空气、纯水和模拟海水环境下与GCr15轴承钢对磨时的磨损行为和磨损机制,评价不同环境介质对TC4合金耐磨性的影响。结果表明:TC4合金在模拟海水中的磨损率始终最高,明显高于其在纯水和空气中的磨损率,且在模拟海水中磨损时TC4合金腐蚀速度大大加快,可见腐蚀和磨损之间存在明显的相互促进作用。TC4合金在模拟海水中形成的润滑膜可以明显降低摩擦系数,因而不同工况下模拟海水中的摩擦系数始终较低,纯水中的摩擦系数略高于海水,而空气中的摩擦系数在0.50及0.75 m·s-1,1.02 MPa时明显高于纯水和海水,在0.75 m·s-1,2.55 MPa时反而略低于纯水和模拟海水。TC4合金在空气中的磨损机制为氧化磨损并伴有一定程度的磨粒磨损和粘着磨损;在纯水中的磨损机制为磨粒磨损;而在模拟海水中则为疲劳磨损和磨粒磨损混合作用机制。     

45钢双层辉光等离子渗铌的组织及摩擦性能

采用双层辉光等离子表面合会化技术对45钢进行表面渗铌处理,用OM、SEM和XRD分析了渗铌层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了渗铌合金层的显微硬度和表面耐磨性.结果表明,经过离子渗铌处理后可获得约10μm的表面合金层;渗层中铌含量随渗层深度呈梯度变化,渗层与基体结合牢固;XRD表明其表面形成Nb、Fe2Nb、NbC和Nb2C等相.摩擦磨损试验表明,铌的渗入使45钢基体摩擦系数由0.80左右降到了0.15,磨损失重仅为基体的18%,大大提高了耐磨性能.     

CrO_3对SHS重力法制备薄壁管内衬涂层质量的影响

采用SHS重力法,以Al-Fe_2O_3为反应体系,SiO_2、CrO_3为添加剂,对小直径薄壁陶瓷内衬管的制备工艺进行了研究。结果表明:在没有添加CrO_3情况下,陶瓷层中含有Al2O3、Al6Si2O13、Fe Al_2O_4和Fe_2SiO_4等相;添加CrO_3以后,FeAl_2O_4和Fe_2SiO_4衍射峰消失。当CrO_3的添加质量分数为6%时,基体表面出现微熔,与陶瓷层结合最为紧密,涂层与基体的结合界面属于"机械锚固",此时显气孔率出现极小值,致密度最高;而后,随着CrO_3添加量增加,显气孔率逐渐升高,体积密度逐渐下降,当CrO_3添加质量分数为10%时,钢管发生了局部熔穿,获得的涂层气孔较多,结构疏松,质量较差。     

机械合金化制备汽车用Al-xMg-12Sn合金粉末组织和摩擦性能的研究

采用机械合金化方法制备Al-x Mg-12Sn合金粉末,然后压制成形并烧结,通过X射线衍射仪和扫描电镜研究添加Mg对Al-12Sn合金显微组织和摩擦性能的影响。结果表明:添加Mg能使合金粉末中的Sn更加细小,并均匀分布在Al基体上,同时能破坏Al颗粒表面的氧化膜,增加Al-12Sn合金粉末的烧结活性;添加适量的Mg可显著改善Al-12Sn合金粉末的耐磨性,当Mg添加质量分数为0.8%时,合金具有最优的摩擦磨损性能。     

Fe元素对ZA27合金摩擦磨损性能的影响

Zn合金在耐磨零件方面应用广泛。本文利用SEM、EDS、A-200布洛维硬度计、JR-3激光导热仪、UMT-3摩擦试验机等试验手段,研究铁元素添加量对铸态ZA27合金摩擦磨损性能的影响,并探讨其磨损机理。结果表明,随着铁元素含量的增加,合金的硬度不断提高,导热系数降低。摩擦因数、质量磨损均随铁元素含量的增加呈现先升高后降低的趋势。摩擦过程中,合金摩擦表面层发生一系列的物理化学变化,逐渐形成摩擦层。铁含量为1.5%时,锌合金具有较好的耐摩擦磨损性能。     

La/Yb改性ADC12摩擦磨损行为的影响

采用销盘式摩擦副,在干滑动摩擦条件下,结合OM、SEM结果,探讨稀土添加量和滑移速度对合金摩擦磨损行为的影响,结果表明,稀土添加量为0.6%时,铝合金的耐磨性达到较好状态,而在相同的稀土添加量条件下,随着滑移速度的增大,磨损率有所增大,而摩擦系数有所减小。不同实验条件表现出的磨损机制也不同,滑移速度恒定200 r·min-1时,ADC12基体和0.9%稀土铝合金主要为疲劳磨损、剥层磨损以及热软化磨损,0.6%稀土铝合金表现为稳定的磨粒磨损为主,而0.3%添加量的合金则为三体磨粒磨损。固定稀土含量为0.6%时,在滑移速度较小的100 r·min-1前提下,稀土合金以剥离磨损为主要磨损机制,150 r·min-1条件下则以三体磨损为主要磨损机制。     

不同Al_2O_3分散对Ni-W复合镀层组织及磨损性能影响

为进一步提高Ni-W-Al_2O_3复合镀层的摩擦磨损性能,采用十二烷基硫酸钠和1.4丁炔二醇两种表面活性剂在不同场下分别对Al_2O_3颗粒进行不同情形化学分散,并通过直流电沉积技术在45#钢基体上成功制备了Ni-W-Al_2O_3复合镀层,运用摩擦磨损实验机、三维表面轮廓仪、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等研究不同Al_2O_3分散方式下所得复合镀层的表面形貌、磨损失重、磨损率与磨痕形貌,并对比其摩擦磨损性能。结果表明,用1.4丁炔二醇分散所得复合镀层表现出优良的磨损性能,耐磨性也最好;与相同情况下Al_2O_3未分散所得镀层相比,其耐磨性提高近4倍,磨损率最小为2.51×10~(-6)mm~3·(N·m)~(-1)。稳恒磁场下用1.4丁炔二醇分散所得镀层磨损率较Al_2O_3未分散所得镀层磨损率降低了24%,超声场下磨损率则相对降低了34.8%。显微组织分析得出:稳恒磁场下用1.4丁炔二醇分散Al_2O_3所得复合镀层表面形貌均匀致密,针孔、缺陷明显减少,超声场下镀层表面形貌致密度加大,针孔、缺陷消失,但晶粒长大较明显。     

变质系列锰钢耐磨性的研究

研究了变质系列锰钢的耐磨性与磨面硬度、磨面组织、主要磨损机制及磨损部击功之间的关系。结果表明，不同成分变质锰钢的耐磨性与磨损冲击功之间呈抛物线关系，耐磨性峰值的位置随锰含量的降低而向较低磨损冲击功方向移动；与耐磨性峰值对应存在着一个“最佳磨面硬度范围”和“适配冲击功范围”，在此范围内材料的耐磨性最高，主要磨损机制为显微切削＋浅小凿坑＋轻微剥落；钢中形成适量的形变诱发马氏体有利于耐磨性的提高。     

激光熔覆Fe-Mo-V-C合金涂层组织及摩擦磨损性能

采用同轴送粉激光熔覆技术在45~#钢基材表面制备Fe-Mo-V-C合金涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试分析手段表征涂层的物相组成、组织形貌和元素分布。采用维氏硬度计和干滑动摩擦磨损试验机测试涂层显微硬度和摩擦磨损性能,并分析其摩擦磨损机理。结果表明:激光熔覆Fe-Mo-V-C合金涂层的主要物相成分为α-Fe相与(α-Fe,Ni)、Fe_4V、Fe_(9.7)Mo_(0.3)等铁基合金相,VC、V_8C_7、VB、Fe_3C等金属间化合物相,以及铁基金属相与渗碳体组成的共晶组织;涂层致密均匀,细小的硬质颗粒在金属基体中呈均匀、弥散、密集分布。当熔覆功率为1 600 W时,涂层平均显微硬度达1 020 HV0.2,其耐磨性是基材的14倍。VC等硬质颗粒的"弥散强化"赋予涂层高硬度,在磨损过程中起到"扎钉"和"抗磨骨架"作用,大幅提高了铁基涂层的耐磨性。     

Y_2O_3对激光熔覆Stellite156钴基合金涂层的作用机制

为了提高H13模具钢的韧性和淬透性,延长使用寿命,在其表面激光熔覆了Stellite156钴基合金涂层。熔覆过程中,为了减少涂层气孔、细化组织晶粒和改善涂层的硬度以及耐磨性,制备了不同Y_2O_3含量(0、0.5%、1.5%、2.5%、3.5%)的Stellite156钴基合金涂层。利用金相显微镜分析涂层的形貌和气孔,利用SEM和XRD分析涂层的显微组织及物相组成,利用EDS分析涂层中合金元素的偏析情况,利用显微硬度计对涂层的硬度进行检测,最后利用摩擦磨损实验机测试涂层的耐磨性。分析实验结果发现:Y_2O_3含量对涂层的外观影响不大,较少的Y_2O_3含量可改善熔池的热对流,有效减少涂层中的气孔数量。Y_2O_3含量为2.5%时,涂层中气孔增加,涂层物相主要有Cr-Ni-Fe、Cr、Ni_(17)W_3及少量Y_2O_3和(Cr, Co, Ni)_(23)C_6;与未添加Y_2O_3的涂层相比,涂层晶粒度明显减小,晶粒排列更为细密整齐,涂层晶粒与晶界的成分偏析也明显改善。当Y_2O_3含量从0增加到2.5%时,涂层最大平均显微硬度HV值达到了560,高于基体的500;但当Y_2O_3含量继续增加到3.5%时,涂层硬度又明显减小,甚至低于未添加Y_2O_3的涂层硬度值。适量的Y_2O_3能够起到改善涂层气孔缺陷、细化晶粒、改善成分偏析以及提高涂层硬度的作用,进而提高涂层的耐磨性。