AlCrN涂层转动微动摩擦学行为

在新型转动微动摩擦磨损试验装置上,采用球/平面接触方式,对多弧离子镀制备的AlCrN涂层与Si3N4陶瓷球进行转动微动试验,变化转角位移幅值,研究了涂层的转动微动摩擦磨损行为。结果表明:AlCrN涂层的转动微动摩擦行为明显依赖于转角位移幅值,随着转角位移幅值的增加,摩擦界面从部分滑移向完全滑移转变,摩擦因数明显增大且曲线走势明显不同。AlCrN涂层转动微动在转角位移幅值θ=0.5°时处于部分滑移状态,损伤极其轻微,界面主要由弹性变形协调;当θ增大为1°,微动运行于完全滑移状态,但涂层的损伤仍较轻,为轻微的磨粒磨损和氧化磨损;当θ进一步增大为2°,涂层损伤明显加重,且磨痕中心处有明显的塑性隆起的痕迹,与同处于滑移区的较小转角位移幅值(θ=1°)的情况明显不同。因此,转角位移幅值对AlCrN涂层的转动微动摩擦磨损行为有重要影响。     

等离子喷涂纳米氧化铝钛涂层机械性能研究

目的摸索纳米氧化铝钛喷涂工艺,并重点研究其机械性能。方法采用大气等离子喷涂方法在金属表面制备了纳米结构的氧化铝钛系陶瓷涂层,固定喷涂电流、喷涂距离和送粉器转速,通过调整主气压强和喷涂电压,制备了四组工艺的热喷涂试样,优化了制备工艺。表征了优化后涂层的结合强度、显微组织、硬度及断裂韧性、杯突性能和抗热震性能,并研究了纳米陶瓷涂层在球盘模式下的摩擦和磨损性能。结果综合涂层的显微硬度、裂纹抵抗能力和断裂韧性数据,确定了喷涂纳米陶瓷涂层AT13的最佳工艺。纳米陶瓷涂层结合强度及硬度较高,原始粉体的纳米组织可在涂层中得以遗传。纳米涂层抗杯突性能优异,韧性明显好于传统微米涂层,经过50次400℃~室温水淬循环试验后,涂层未出现任何失效。在大载荷的球盘摩擦磨损中,纳米陶瓷涂层的磨损量小,摩擦系数平稳,显示出了良好的耐磨性能。结论纳米氧化铝钛陶瓷涂层的结合强度高、抗杯突性能优异、耐磨损,其综合机械性能良好,可用于苛刻工作环境。     

等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2涂层耐磨性的研究

采用液相喷雾造粒的方法将纳米粒子团聚成微米级颗粒,并利用等离子喷涂技术制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层。在MM200型环块磨损试验机上进行了常温干摩擦试验,比较了纳米结构涂层和传统陶瓷涂层的耐磨损性能,利用扫描电镜观察了磨损后的磨痕形貌。结果表明,纳米涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层,且随着磨损载荷的增大,纳米涂层和传统涂层的磨损机制的变化是不同的。传统涂层的磨损机理主要是微裂纹和颗粒的剥落,而相同条件下纳米涂层则由于涂层韧性的提高,几乎不存在微裂纹,主要表现为涂层的局部剥落和粘着。     

纳米掺杂Al2O3＋13wt% TiO2等离子喷涂涂层的抗磨损性能

采用纳米掺杂(5%～30%)方法制备出纳米包覆微米级粒子的AT13等离子喷涂粉末,并利用大气等离子喷涂技术制备出了含有纳米复相结构的陶瓷涂层.在MM-200型磨损试验机上进行了常温干摩擦试验,比较了纳米复相结构涂层和传统陶瓷涂层的耐磨性能,利用扫描电镜观察了磨损后的磨痕形貌.结果表明,纳米复相涂层的耐磨性能明显好于传统陶瓷涂层,且随着磨损载荷的增大,纳米复相涂层和传统涂层的磨损机制的变化是不同的,传统涂层的磨损机理主要是微裂纹和颗粒的剥落,而相同条件下纳米复相涂层则由于涂层韧性的提高,主要表现为涂层的粘着磨损与局部剥落,并对纳米掺杂等离子喷涂涂层对AT13涂层磨损机制的影响进行了探讨.     

爆炸喷涂WC-12%Co涂层的滑动磨损性能

采用爆炸喷涂技术制备纳米和普通WC-12%Co涂层,用往复试验机对涂层的干滑动磨损性能进行了研究,分析了涂层磨损前后的形貌、结构及成分变化.结果表明:相同的喷涂条件下,WC-12%Co纳米涂层比普通涂层结构均匀、致密,但碳化物分解严重.尽管纳米涂层与普通涂层具有相近的硬度,但普通涂层的耐磨性优于纳米涂层,尤其是在重载条件下.普通涂层的磨损机制为微切削;纳米涂层在轻载(10 N)下,以塑性变形为主要磨损机制,随载荷增加至30 N,纳米WC粒子不能起到阻抗陶瓷球对磨副的磨削作用,而是随粘结相一起被去除,同时由于纳米涂层脱碳导致的层间结合薄弱,在滑动磨损中易发生成片剥落,耐磨性大幅下降.     

微弧氧化处理TC4表面微动磨损性能研究

利用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备高硬度陶瓷涂层,研究其表面抗微动磨损性能。结果显示陶瓷涂层主晶相为Al2TiO5相,硬度不均匀,由结合层向表面呈现先增高后降低的趋势,最高硬度达1150 HV0.05,远高于钛合金基体的硬度。微动磨损试验结果表明,陶瓷层的致密层起到主要防护作用。磨损初期阶段,疏松层脱落、细化、堆积同时伴随摩擦副较为严重的磨损;稳定阶段为滑动磨损,致密层磨损轻微,摩擦副磨损严重,钛合金磨屑由摩擦副向致密层转移。     

微弧氧化处理TC4合金表面微动磨损性能

利用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备高硬度陶瓷涂层,研究其表面抗微动磨损性能。结果显示,陶瓷涂层主晶相为Al_2TiO_5相,硬度不均匀,由结合层向表面呈现先增大后减小的趋势,最高硬度HV0.5达11 500 MPa,远高于钛合金基体的硬度。微动磨损试验结果表明,陶瓷层的致密层起到主要防护作用。磨损初期阶段,疏松层脱落、细化、堆积同时伴随摩擦副较为严重的磨损;稳定阶段为滑动磨损,致密层磨损轻微,摩擦副磨损严重,钛合金磨屑由摩擦副向致密层转移。     

添加氧化镧的纳米Al2O3-13%TiO2等离子喷涂涂层高速摩擦磨损性能

以添加了少量氧化镧的团聚纳米Al2O3-13%TiO2粉末为原料,利用等离子喷涂技术制备了纳米陶瓷涂层。在MMS-1G型高速摩擦磨损试验机进行了摩擦磨损试验,利用扫描电镜和能谱仪对磨损表面进行了表征。结果表明:涂层组织呈现出典型的层状结构特征,界面结合良好。在高速摩擦磨损试验中,随着载荷的增加,涂层摩擦因数下降,而涂层微裂纹扩展引起涂层剥落,导致磨损率升高。     

激光微纳烧结处理对玻璃陶瓷涂层组织及腐蚀性能的影响

采用高温烧结、球磨破碎的方法制备出了SiO2玻璃与Cr2O3陶瓷包覆型玻璃陶瓷复合粉末.利用常规氧—乙炔火焰喷涂技术在45钢基材表面制备出了玻璃陶瓷保护涂层,并使用激光微纳烧结技术对热喷涂层进行二次处理.研究了激光微纳烧结对玻璃陶瓷涂层组织与性能的影响.结果表明,采用激光微纳烧结对玻璃陶瓷涂层进行二次处理,可提高涂层结构的致密性,使组织均匀化,减少涂层中的微孔和微裂纹;明显提高界面的结合强度和涂层的疏水性能与耐蚀性能.因此激光微纳烧结二次处理技术可以显著提高玻璃陶瓷涂层的综合性能.     

等离子喷涂层与微弧氧化膜层的摩擦磨损性能比较

采用等离子喷涂法在钛合金基体上制备了纳米氧化锆陶瓷涂层,采用微弧氧化法在锆合金基体上制备了氧化锆陶瓷膜层。通过摩擦磨损试验研究了纳米陶瓷涂层和微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果表明:在往复滑动磨损条件下和两种载荷水平下,两种涂层均呈现相同的耐磨性规律;在较大载荷下,微弧氧化膜层的磨痕深度较大,即纳米ZrO2陶瓷涂层的耐磨性优于微弧氧化陶瓷膜层。     

激光重熔纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数, 下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察.结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构.经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子.与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高.     

Q235钢SiO2基热化学反应陶瓷涂层耐磨性研究

研究了热化学反应法制备陶瓷涂层的配方以及所获得陶瓷涂层的组织结构和耐腐蚀性能.结果表明:骨料与胶粘剂质量比为1:1时,经过600℃同化后微米及含30%纳米SiO2的陶瓷涂层均生成了新物质,具有良好的致密性和结合强度;在耐磨实验中,微米陶瓷涂层相对于基体的磨粒磨损和粘着磨损的相对耐磨性分别提高1.12倍和0.99倍;含30%纳米SiO2的陶瓷涂层相对于基体的磨粒磨损和粘着磨损的相对耐磨性分别提高1.89倍和2.03倍.     

6063铝合金表面等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷涂层组织与性能研究

采用等离子喷涂技术在6063铝合金表面喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷涂层,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等分析测试手段研究了纳米结构陶瓷涂层和传统陶瓷涂层的组织与性能.结果表明:纳米陶瓷涂层中Al2O3以α、γ两相共存的形式存在,且γ-Al2O3的含量随等离子喷涂功率的增加而增加.纳米陶瓷涂层较传统陶瓷涂层的硬度和耐磨性能都有明显的提高.     

热喷涂铝青铜涂层的制备与微动磨损行为*

采用大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂在不锈钢表面制备铝青铜涂层,并考察涂层的显微组织、相组成以及微动磨损行为。结果表明,在微动初期涂层接触区内发生轻微损伤,表现为犁沟和粘着;随微动循环次数的增加,层状剥离和氧化成为涂层接触区内的主要损伤形式。超音速火焰喷涂涂层具有更高的致密度和硬度,提高了涂层抗粘着及犁削的性能,故在试验初期表现出较小的摩擦因数和磨损体积;但在微动损伤机制随循环次数增大转变为层状剥离和氧化后,大气等离子喷涂涂层具有更小的摩擦因数和磨损体积。这可能是由于大气等离子喷涂涂层具有更高含量的α相,提高了涂层的韧性抑制了脆性断裂。此外,磨痕内形成的致密氧化层和由应变强化得到的致密化组织减缓了涂层的进一步磨损和氧化。     

激光熔覆NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层结构及高温耐磨性能

通过激光熔覆技术在钛表面成功制备了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层,用SEM和XRD分析了涂层的组成及结构。在SRV-IV高温摩擦磨损试验机上系统考察了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在20、100、300和500℃下的摩擦磨损性能,对偶为Si3N4陶瓷球。采用SEM和3D非接触式表面轮廓仪磨损形貌分析了摩擦磨损测试后涂层和对偶陶瓷球的磨痕形貌。结果表明:NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层相对于NiCoCrAlY涂层有更高的显微硬度和更好的高温耐磨性能,NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在不同温度下的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损。     

氮化硼纳米片对氧化铝胶黏陶瓷涂层摩擦行为的影响

目的 通过在氧化铝胶黏陶瓷涂层中添加氮化硼纳米片(BNNP),从而改善涂层的摩擦学性能.方法 利用均质机将混合粉末均匀分散,并采用料浆法在304不锈钢表面制得不同含量的BNNP增强氧化铝胶黏陶瓷涂层(BRPCC).通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和球盘式摩擦磨损试验机,分析了不同含量的BNNP增强氧化铝胶黏陶瓷涂层的显微组织、物相和摩擦学性能.结果 涂层的主要物相为氧化铝、磷酸铝、磷酸锌和氮化硼.BNNP未参与涂层固化反应,但作为黏结相的"成核剂"填补了孔隙或覆盖了孔洞.随着BNNP含量的增加,涂层表面质量得到有效改善,添加1％BNNP的涂层表面孔隙率最低,为4.33％,相比不添加BNNP的涂层,孔隙率下降了55.27％.随着BNNP含量的增加,涂层的摩擦因数和磨损率随之降低,当BNNP添加量为1％时最低,摩擦因数从0.372降到0.242,磨损率从1.512×10-3 mm3/(N·m)降到0.494×10-3 mm3/(N·m).胶黏陶瓷涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损.结论 氮化硼纳米片的添加可以有效地提升氧化铝胶黏陶瓷涂层的耐磨减摩性能.     

Ti6Al4V 合金在Saline溶液中的扭动微动磨损

在球/面接触中存在四种微动模式,即切向、径向、转动和扭动微动,在生理介质中扭动微动是人工关节失效的主要原因之一。本文成功建立了一种可在恒温液体介质中实现球/面接触扭动微动的新的试验系统。利用该系统,在37℃的Saline溶液中进行了钛合金/二氧化锆陶瓷球的扭动微动试验,详细讨论了扭动微动的运行行为和损伤机理。结果表明,扭动微动动力学行为在很大程度上取决于扭动角位移振幅和周期数。研究建立了扭动微动运行工况图（RCFM）,包括3个区域,即：部分滑移区（PSR）,混合区（MFR）和完全滑移区（SR）。在部分滑移区,接触中心没有发现任何损伤,接触边缘上只观察到轻微的擦伤和磨损。在混合区,损坏区域从接触边缘向中心扩展,接触中心无损伤,接触边缘区域出现氧化磨损和损伤。在滑移区,整个接触区域均发生损伤,损伤机理主要是磨蚀磨损、氧化磨损、和粘着磨损。     

Effect of Undercooling on Microstructure Evolution in IN718 Superalloy

通过激光熔覆技术在钛表面成功制备了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层,用SEM和XRD分析了涂层的组成及结构.在SRV-Ⅳ高温摩擦磨损试验机上系统考察了NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在20、100、300和500℃下的摩擦磨损性能,对偶为Si3N4陶瓷球.采用SEM和3D非接触式表面轮廓仪磨损形貌分析了摩擦磨损测试后涂层和对偶陶瓷球的磨痕形貌.结果表明:NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层相对于NiCoCrAlY涂层有更高的显微硬度和更好的高温耐磨性能,NiCoCrAlY和NiCoCrAlY/ZrB2复合涂层在不同温度下的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损.     

稀土氧化物对铸造用纳米氧化铝陶瓷化涂层显微组织及性能的影响

介绍了一种砂型铸造用新型陶瓷化涂料,并研究了稀土氧化物对纳米氧化铝复合陶瓷化涂料层显微组织及性能的影响。试验指出,稀土氧化物可降低陶瓷化涂层的烧结温度,提高其致密性和表面硬度,从而大大增加了铸造用陶瓷化涂层的高温屏蔽性能和抗高温金属液的冲刷能力,对于阻隔硫、碳和氮等气体侵入金属基体和减少冲砂以及夹砂等表面缺陷,起了积极的作用。     

温度梯度热循环下纳米7YSZ陶瓷层结构演变

目的采用低温超音速等离子喷涂(LT-HVOF)在镍基高温合金基体(K417)上制备了NiCoCrAlYTa粘结层,使用大气等离子喷涂(APS)在粘结层上制备了纳米7%Y_2O_3-ZrO_2(7YSZ)陶瓷涂层,以获得温度梯度热循环下纳米陶瓷层的结构演变机制。方法通过燃气热冲击实验仪对热障涂层模拟真实服役条件下温度梯度热循环的工作环境,采用一维稳态热传导模型计算了热障涂层中各涂层界面的温度,探讨了在热驱动作用下等径晶粒和非等径晶粒的扩散长大机制。结果热循环次数为40次时,涂层近表面出现了烧结致密化现象,而陶瓷层底部涂层保持原来的结构。热循环次数增加到460次时,整个陶瓷层断面都发生了烧结致密化现象。结论温度是涂层烧结致密化的主导因素。涂层中当等大晶粒接触形成弯曲颈时,由于弯曲颈只受水平方向静压力作用,晶粒中原子扩散速率慢,导致晶粒长大速率较慢;而当非等大晶粒接触形成弯曲颈时,在晶粒接触弯曲颈处存在一偏大晶粒方向的剪切力,其导致晶粒向弯曲颈扩散速率增加,晶粒长大速率较快。