TC6合金柱塞表面改性对耐磨性能的影响

采用离子渗氮、双层辉光离子渗Mo、阴极弧离子镀TiN技术在TC6钛合金基体表面制备了强化层。对比研究了TC6合金基体、各强化改性层、Cr12MoV工具钢在航空煤油中分别与GCr15钢及铜合金(ZCuSb3Ni3Zn3Pb20P)配副对磨时的摩擦学性能,探讨了TC6合金渗氮后抛磨处理对摩擦副磨损行为的影响。结果表明,在航空煤油环境中,以GCr15钢为配副时,TC6合金的表面耐磨性能明显不及Cr12MoV钢;对TC6合金进行表面强化改性处理,离子渗Mo、离子渗氮、离子镀TiN可提高TC6合金表面硬度,显著提高表面耐磨性,但仍不及Cr12MoV钢;TC6合金离子渗氮再经抛磨后处理可减小表面粗糙度,具有较低的摩擦因数,能有效地改善摩擦体系的耐磨性能,获得优于Cr12MoV钢的耐磨性能。     

真空熔覆Ni基复合涂层的制备及性能研究

目的 提高65Mn钢的耐磨性和耐酸碱腐蚀性能。方法 通过真空熔覆技术在65Mn钢表面制备了Ni基-碳化钨(WC)复合涂层,并加入稀土氧化铈(CeO₂)改善其微观缺陷。采用扫描电子显微镜(SEM)结合能谱仪(EDS)观察涂层微观结构和元素分布,X射线衍射仪(XRD)测定涂层物相成分,维氏显微硬度计测试涂层硬度。采用带有干涉镜头的摩擦磨损试验机测定涂层的摩擦因数,并通过三维形貌图获取磨痕宽度、深度和体积磨损量,通过磨痕扫描形貌分析摩擦磨损机理。采用电化学工作站分别测试涂层在酸性和碱性腐蚀介质中的电化学性能。结果 涂层以(Ni,Cr,Fe)固溶体、WC及含W增强相的Cr4Ni15W和Ni17W3作为主要的强化相组成。涂层随硬质相WC含量的增加而出现孔洞、裂纹等缺陷,在CeO₂的改善作用下,质量分数为30%的WC硬质相涂层组织致密,无明显缺陷,平均显微硬度达900HV1～1 000HV1,是基体硬度的3～4倍;摩擦磨损性能较65Mn钢基体有明显提高,在不同试验条件下,其体积磨损率仅为65Mn钢基体的13.1%～17.4%,但摩擦因数略高于基体。磨痕分...     

渗氮处理对SLD钢表面CrTiAlN涂层组织与性能的影响

采用多弧离子镀在SLD钢表面制备CrTiAlN涂层.利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、划痕仪和摩擦磨损试验机等研究渗氮处理对SLD钢表面CrTiAlN涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响.结果表明,未经渗氮处理的SLD钢表面CrTiAlN涂层的微凸体较多,CrN相以(200)晶面生长,涂层显微硬度为2423 HV0.01.渗氮后,CrN相以(111)晶面择优生长且晶粒更加细小,涂层显微硬度提升24％,磨损机理以磨粒磨损、黏着磨损为主,磨损率下降.     

40Cr钢表面渗氮及制备CrN涂层在重载低速下的摩擦学性能

目的提高40Cr齿轮在重载低速下的摩擦学性能。方法采用离子渗氮和电弧离子蒸发镀(AED)技术在40Cr钢基体上制备了渗氮层和Cr N涂层。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪和往复式摩擦磨损试验机,研究了经两种表面处理后40Cr钢的物相组成、形貌和摩擦学性能。结果渗氮样品表面化合物层厚度约10μm,硬度约为558HV。Cr N涂层表面厚度约为4μm,涂层硬度约为1341HV。在60 N载荷的条件下,渗氮处理后40Cr钢的磨损率为104.17×10-6 mm3/(N·m),其磨损机理主要为轻微的粘着磨损和磨粒磨损;制备Cr N涂层后40Cr钢的磨损率为17.36×10-6 mm3/(N·m),其磨损机理主要为轻微的磨粒磨损。结论在20~60 N法向载荷下,制备Cr N涂层后,40Cr钢均表现出最优异的耐磨减摩性能。     

基体钢制冷作模具表面强化研究

研究了基体钢7Cr4MoSiV1的力学性能和其离子氮碳共渗和气相沉积TiN工艺。结果,该钢具有较高的强韧性、良好的渗氮和镀膜性能。其屈服强度σ0.2为2200-3100MPa,抗弯强度为3500-5000MPa,冲击韧度为20-70J/cm^2。离子氮碳共渗层深度为0.1-0.3mm,表面硬度为1000-1300HV0.025,多弧离子镀TiN膜与基体结合较好,表面硬度为1500-2000HV0.025。用7Cr4MoSiVl钢并经表面强化的冷作模具使用寿命比原模具提高1－10倍。     

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。     

AlCrN涂层的滑动摩擦学特性研究

采用CETR UMT-2型摩擦磨损试验机,对多弧离子镀制备的AlCrN涂层进行了往复滑动摩擦试验研究.以CrN涂层作为对比,采用台阶仪、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDX)分析了涂层的磨痕,探讨了AlCrN涂层的磨损机理.结果表明:AlCrN涂层的摩擦因数平稳,磨损表面极其光滑,表面呈现抛光效应;AlCrN涂层拥有较高硬度和良好的排屑能力,因此在高载荷下具有比CrN涂层更好的抗磨损性能.     

刀具表面磁控溅射CrN涂层及其耐磨性能研究

目的 提高刀具耐磨性能,延长刀具材料的使用寿命,减小刀具在加工过程中的磨损。方法 采用射频磁控溅射法在高速钢刀具表面沉积CrN涂层,用XRD、FESEM等分析涂层的组织结构与微观形貌,用X射线谱仪（EDS）测量涂层成分含量及其分布,用划痕仪测定膜基结合力,用球-盘磨损仪进行磨损实验。探讨不同摩擦条件下涂层的耐磨性能,探究不同摩擦条件对未镀膜刀具与镀膜刀具摩擦学性能的影响,对比分析摩擦系数、磨痕深度、磨痕宽度随参数变化的规律。结果 磁控溅射制备出结构致密、轮廓清晰、表面平整度趋于光滑的CrN涂层,涂层呈现三角锥形貌,具有明显的CrN(111)择优取向,膜基结合力为31.6 N。磨损试验表明,高载荷条件下（载荷5 N）,未镀膜刀具磨损较严重,磨痕颜色较深,磨痕深度与宽度分别为27.6、980.2 μm,摩擦系数为0.498。镀膜刀具磨痕两侧只有轻微的犁沟和较少的磨屑堆积,表面磨痕颜色较浅,磨损轻微,磨痕深度与宽度分别为2.25、570.8 μm,摩擦系数为0.314。结论 在高速钢刀具表面沉积CrN涂层能显著提高刀具的耐磨性能,刀具在磨损试验中磨痕深度、磨痕宽度和摩擦系数均较小。     

TC4钛合金表面沉积CrAlSiN涂层的组织与性能

为了提高TC4钛合金表面硬度和耐磨性能,通过等离子渗氮技术和多弧离子镀技术相结合的方法对TC4钛合金进行表面改性处理。通过扫描电镜、维氏显微硬度计、三维轮廓仪、高速往复摩擦磨损试验仪和电化学工作站,对比研究了TC4钛合金、渗氮层和CrAlSiN涂层的显微组织、硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明,经渗氮处理后,TC4合金表面渗氮层硬度提高了约2倍,在此基础上制备的CrAlSiN涂层的平均硬度高达3222 HV0.025,涂层表面存在少许大颗粒和凹坑;CrAlSiN涂层平均摩擦因数为0.22,磨损机理主要为粘着磨损,对磨副的材料粘着到涂层表面,而涂层几乎无磨损,耐磨性能显著提高。CrAlSiN涂层的自腐蚀电位为-0.542 V,比TC4钛合金基体的自腐蚀电位-0.747 V正移了0.205 V,表明在渗氮层基础上沉积CrAlSiN涂层显著提高了合金的耐电化学腐蚀性能。     

离子渗氮工艺参数对4Cr5MoSiV钢表层组织与性能的影响

目的 研究离子渗氮的温度及时间对4Cr5MoSiV钢渗氮层组织、表面硬度及耐磨性的影响,获得提高硬度、耐磨性的最优工艺参数。方法 对4Cr5MoSiV钢表面进行离子渗氮处理,渗氮温度分别为450、480、510、540 ℃,保温时间分别为5、10、15、20 h。利用维氏显微硬度仪测量渗层深度及表面硬度;利用X射线衍射仪分析渗层物相组成;利用摩擦磨损试验机评价试样耐磨性;通过扫描电镜观察表面磨痕区域。结果 离子渗氮渗层表面的物相主要为γ''-Fe4N相和ε-Fe2~3N相。在实验范围内,随着温度的升高或时间的增加,材料渗层深度、表面硬度增加,磨损率减少,但当温度过高或时间过长时,表面硬度下降,磨损率增加。在480 ℃的条件下进行20 h离子渗氮的材料,表面具有最好的摩擦学性能,表面硬度为1147 HV0.2,磨损率为2.13×10-5 mm3/(N?m),渗氮层深0.24 mm,化合物层深14.05 μm,摩擦系数为0.45,磨损状态为磨粒磨损。结论 离子渗氮是适合于变截面弹簧的表面强化方式,可以在材料表面形成具有一定厚度、均匀分布的渗氮层组织,显著提升表面硬度和耐磨性,降低摩擦系数。     

40Cr钢强化离子氮化处理的研究

研究了40Cr钢普通离子氮化和强化离子氮化后的显微组织和物相组成,测定了氮化层的显微硬度和耐磨性。α″、CrN和Cr_2N相的弥散析出,是强化离子氮化优于普通离子氮化的原因。     

奥氏体不锈钢低温离子渗氮工艺研究

对304、316 L奥氏体不锈钢进行了不同温度、不同时间的离子渗氮。研究了渗层的显微组织和耐腐蚀性,测定了渗层的硬度。结果显示,随着渗氮温度的升高,两种钢渗层的表面硬度和深度都增加,而耐蚀性降低。渗氮温度≥400℃时,随着渗氮时间的延长,两种钢渗层的表面硬度变化不大,但深度明显增加,渗层的耐蚀性降低。当渗氮工艺相同时,316 L钢渗氮层的硬度、深度和耐蚀性均比304钢的渗氮层高。     

提高离子氮化的窄缝处理能力

通过在工作气氛中加入氩气（Ar），可以提高离子氮化的窄缝处理能力；将这一结果应用于铝型材挤压模的强化处理工艺中，获得了很好的效果。     

离子渗氮层的接触疲劳性能试验与研究

对25Cr2MoVA钢离子尖氮处理后的滚子进行了高精度的接触疲劳试验，通过对数据的统计处理得到了该材料和工艺的接触疲劳P－S－N曲线及不同失效概率下的接触疲劳极限。此结果对工业设计有一定的参考价值。     

热循环离子渗氮及其强渗作用

用正交试验法研究了３８ＣｒＭｏＡｌＡ钢热循环离子渗氮的特点及其强渗作用。结果表明，渗氮过程受循环参数控制，渗层组织呈层状结构，渗层生长曲线存在长达６ｈ的亚速线性段；在强渗工艺下，该段斜率明显增大。这一动力学特性看来是由热循环催渗和离子轰击加速氮原子扩散的有利作用所致，从而使深层渗氮时间比恒温或分段渗氮缩短了２／３￣１／２。     

循环氮势快速离子渗氮

研究了循环氮势快速离子渗氮工艺机理和方法。对４０Ｃｒ和３８ＣｒＭｏＡｌ钢进行了离子湖氮。结果表明,与常规离子渗氮工艺相比,该工艺能显著地增加材料的渗氮层深度和耐磨性。     

离子渗氮技术及其应用

离子渗氮技术的理论基础是气体辉光放电特性,具有渗氮质量稳定,节能减排等优点。多种材料及不同条件下服役的零件经离子渗氮后,在表面硬度、渗层深度、硬度梯度、畸变量等方面均能达到相关的技术要求。介绍了一些典型工件进行离子渗氮的实例,并指出了生产中离子渗氮方面尚需解决的问题。     

离子轰击膏剂渗硼试验

通过增加辅助阴极,提高无附加热源的离子渗氮炉的升温速度和使用温度,以满足离子渗硼的需要,对以硼铁为供硼剂的渗硼膏剂进行试验,选出在本试验条件下的最佳渗硼膏剂。利用此膏剂,对45钢在850℃×3h条件下进行离子渗硼,得到180μm厚的渗硼层。     

304不锈钢离子渗氮工艺研究

对304不锈钢离子渗氮后的渗层性能进行了研究，结果表明，经离子渗氮后，钢的表面性能得到明显改善。影响工件表面结构和性能的主要因素是离子渗氮温度和保温时间。相同的渗氮时间，不同的H2／N2将得到不同性能的渗层。     

离子渗氮计算机控制系统

介绍了一种离子渗氮的计算机自动控制系统。该系统由上位PC机和下位单片机组成。通过对电压、占空比、气体流量等参量的调节，自动控制冷壁炉辉光放电过程中工件温度和炉内气压。该系统已经成功应用于离子渗氮工艺。