电弧离子镀TiAlN和TiAlSiN涂层的高温摩擦磨损行为

采用电弧离子镀技术在高速钢和单晶硅上沉积TiAlN和TiAlSiN涂层,利用高温摩擦磨损试验机考察两种涂层在常温、400℃和600℃下的摩擦磨损行为。通过光学轮廓仪观察涂层磨损后三维形貌和二维磨痕轮廓曲线,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析磨痕、摩擦副的微观形貌以及元素分布,研究Si元素的加入对TiAlN涂层高温摩擦磨损性能的影响。结果表明:TiAlN、TiAlSiN涂层在600℃摩擦稳定后的摩擦因数最低,其次是在400℃,常温下的摩擦因数最高;TiAlN涂层在常温下摩擦完后已经磨穿失效,而TiAlSiN涂层在600℃摩擦完后才失效。粘着磨损和氧化磨损主要存在于TiAlN涂层摩擦过程中,TiAlSiN涂层常温下主要磨损形式为磨粒磨损、粘着磨损以及塑性变形导致的鱼鳞状裂纹,400℃下为粘着磨损和氧化磨损,600℃下为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。     

一种新型热冲压模具钢的高温摩擦磨损性能

将开发的新型热冲压模具钢作为试验钢,常用的热作模具钢H13作为对照钢,采用Bruker UMT-3型高温摩擦磨损设备,同时对试验钢和H13钢分别在400、500、600和700℃进行高温摩擦磨损试验。针对摩擦因数和磨损率两方面的试验结果,从微观角度、磨损机理、化学成分和碳化物类型等方面进行了分析和探讨。研究表明：试验钢的高温摩擦磨损性能优于H13钢,温度是影响热冲压模具钢摩擦磨损性能的重要因素,具体体现在氧化层厚度和基体硬度两方面。试验钢的磨损机制主要以氧化磨损和粘着磨损为主,而H13钢同时存在氧化磨损、粘着磨损和磨粒磨损。     

TA15钛合金高温摩擦磨损性能研究

目的 为探究TA15钛合金高温耐磨性能的潜力,研究了TA15钛合金在室温~800 ℃下的摩擦磨损性能。方法 利用Rtec摩擦磨损试验机(Rtec,San Jose,USA)进行TA15钛合金的摩擦磨损性能测试,通过激光共聚焦显微镜、JSM-7800F扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等手段,分析了TA15钛合金在不同温度下的磨痕形貌、成分变化以及磨损机理。结果 在不同试验温度下,微观组织没有出现明显变化,主要为等轴α相和β相;不同温度下的摩擦因数波动不大,从室温的0.279下降到600 ℃的0.224,而在800 ℃时,表面严重氧化导致摩擦因数增大到0.309;在室温~400 ℃时,试样表面磨痕不断变窄变浅,犁沟和磨屑不断减少,而到400 ℃以上时磨痕逐渐变宽,比磨损率也大幅增大,且在600 ℃时的磨损量最大;在600 ℃时,以氧化磨损为主,并伴随着磨粒磨损和黏着磨损,且表面磨痕形貌和宽度比较均匀;在800 ℃时磨损表面以黏着磨损和氧化磨损为主,并伴随着高温焊接的发生。结论 TA15合金表面的O元素含量随温度的升高而逐渐升高,并且氧化反应主要发生在β相内。随着试验温度的升高,TA15钛合金磨损表面的氧化磨损现象也更加明显。     

温度和载荷对TC4合金磨损性能的影响

采用MG-2000型销盘式高温磨损试验机对TC4合金在环境温度为25~600℃、载荷为50~250 N时的磨损性能进行了研究。利用SEM、EDS和XRD等对试样磨面和剖面的形貌、成分及结构进行了观察与分析。实验结果表明,在25~300℃,TC4合金的磨损率随着温度的升高而升高。磨面呈犁沟及黏着痕迹,磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损。在400℃时,磨面局部被摩擦氧化层所覆盖,磨损率随着载荷的增加缓慢下降,磨损机制为黏着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。在500~600℃,磨面大部分被摩擦氧化层所覆盖,磨损率很低且随载荷变化很小,磨损机制为氧化磨损。可见,TC4合金在500~600℃具有优异的耐磨性能。     

环境温度对磁控溅射Ti-Al-Si-N涂层摩擦学性能的影响

目的探索磁控溅射制备的Ti-Al-Si-N涂层在不同环境温度下的摩擦学性能。方法利用磁控溅射技术,在AISI304不锈钢表面制备了Ti-Al-Si-N涂层,采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪研究了涂层的成分与微观结构,利用HT-1000型高温摩擦磨损试验机,以直径为5 mm的Al_2O_3球作为摩擦副,研究了Ti-Al-Si-N涂层在室温、200、400、600℃时的摩擦学性能。结果磁控溅射制得的Ti-Al-Si-N涂层表面平整、致密,具有典型的柱状晶结构;在室温、200、400、600℃的环境温度下,涂层的摩擦系数分别为0.6、0.35、0.25和0.2,磨损体积分别为0.319、0.232、0.0149和0.0136 mm~3。涂层的摩擦系数和磨损体积均随温度的升高而降低。结论随着测试温度的升高,磨痕区域生成越多的以氧化钛和氧化铝为主的氧化物,其具有一定的减摩作用。在室温下,涂层的磨损机理主要为疲劳剥落,200℃时为磨粒磨损,400℃时为磨粒磨损和氧化磨损,600℃时主要为氧化磨损。     

钼钨热作模具钢的高温摩擦磨损机制

采用Bruker UMT-3型高温摩擦磨损试验机对含0.37%C、4.30%Mo、1.70%W、0.96%Cr,、0.10%Si和0.15%Mn(质量分数)的新型钼钨热作模具钢在400、500、600和700℃进行摩擦磨损试验,以探究模具钢的高温摩擦磨损机制。结果表明:随着试验温度的提高,钢的摩擦氧化层增厚,摩擦因数减小;试验钢摩擦磨损试验后的磨损率按试验温度700、600、400和500℃的顺序递减;在400和500℃摩擦磨损试验时,影响钢的磨损率的主要因素是试验过程中产生的摩擦氧化层的厚度; 600℃试验时,钢的耐磨性受表层硬度和摩擦氧化层厚度的影响; 700℃试验时,钢的表层硬度是影响耐磨性的主要因素。试验钢的高温摩擦磨损机制包含氧化磨损、粘着磨损和磨粒磨损。     

WC颗粒增强钢基表面复合材料的高温摩擦磨损性能

为了对高温磨损工况下表面复合材料的设计提供理论依据,采用高温摩擦磨损试验机对通过真空实型铸渗法制各的WC/钢基表面复合材料的高温磨损性能进行了研究.通过对不同温度下摩擦磨损数据进行分析,结果表明,在温度较低(0～200℃)时,摩擦副具有较大的摩擦系数,随着温度的升高,摩擦系数先降低后增大,而表面复合材料的磨损率随着温度的升高呈先略有降低后升高再降低的趋势.WC颗粒增强钢基表面复合材料在200℃时磨损表现为粘着磨损和疲劳磨损;而在300℃、500℃和600℃时表现为氧化磨损和疲劳磨损,其磨损过程为氧化与剥落交替进行的动态磨损过程.     

温度对铸态SiC_p/A356复合材料滑动摩擦磨损特性的影响

以Al2O3陶瓷球为对偶材料,借助UMT-2摩擦磨损试验机详细研究温度变化对复合材料干滑动摩擦磨损特性的影响,并用SEM、EDS、奥林巴斯激光共焦扫描显微镜分析铸态SiCp/A356复合材料的高温摩擦磨损行为。结果表明:复合材料的磨损率对温度变化很敏感,在200℃以下,磨损率及其变化较小,以氧化磨损机制为主,属于轻微磨损;当温度达到250℃及以上时,磨损率开始急剧上升,磨损表面出现严重塑性流动痕迹,磨损面上出现磨屑粘着堆积的凸起,同时形成大量的大尺寸的磨屑,此时以粘着磨损机制为主,同时存在少量的氧化磨损。氧化磨损阶段,摩擦因数虽有变化,但相对稳定;但粘着磨损阶段,摩擦因数变得极度不稳定,出现尖锐的峰值。     

正火温度对矿山机械用低合金铸钢摩擦磨损性能的影响

借助OM和SEM研究和分析了正火温度对低合金铸钢摩擦磨损性能的影响。结果表明,正火后钢的组织为贝氏体和铁素体。随回火温度升高钢的磨损体积和磨损率增加,加载200 N时磨损体积及磨损率大于加载100 N的;磨损主要以氧化磨损、粘着磨损为主,同时伴有少量的磨粒磨损及微观切削。     

深冷处理对M2Al高速钢高温耐磨性的影响

探究了不同深冷处理温度对M2Al高速钢高温耐磨性的影响。结果表明,经过深冷处理的M2Al高速钢试样微观组织发生了变化,残留奥氏体转变为马氏体,碳化物尺寸减小并且弥散分布在马氏体基体上。随着深冷温度的降低,碳化物的尺寸减小且分布均匀。M2Al高速钢经过深冷处理后高温摩擦因数比未深冷处理的减小,其中-160 ℃深冷处理试样的高温摩擦因数比未深冷处理的降低55.7%,经过深冷处理的M2Al高速钢磨损量比未深冷处理的减小,其中-160 ℃深冷处理后磨损量最小。未深冷处理的M2Al高速钢试样磨损形貌比较粗糙,发生严重的粘着磨损,经过-160 ℃深冷处理的试样,磨痕比较浅,磨损形式主要为磨粒磨损。当深冷处理温度为-160 ℃时,M2Al高速钢的高温耐磨性提升效果最好。     

贝氏体等温淬火对Dievar热作模具钢高温摩擦磨损性能的影响

利用贝氏体等温淬火工艺在Dievar钢中制备不同体积比例的贝/马复相微观组织,通过对显微组织、宏观/微观硬度、磨面形貌、磨屑和磨损率的分析进一步研究了贝/马复相Dievar热作模具钢的高温摩擦磨损性能并探讨其磨损机制。结果表明,Dievar钢中下贝氏体含量随等温淬火保温时间的延长而增加,其中保温3、5、10 min时下贝氏体体积占比分别为32%、45%、63%。贝/马复相试样相比于传统油淬试样具有更高的回火抗性,不同等温试样硬度值均高于传统油淬试样硬度值。同等磨损条件下,等温淬火Dievar钢相较于常规热处理Dievar钢耐磨性更加优异。在400～600℃高温摩擦磨损试验条件下,Dievar钢表面氧化物为Fe₂O₃和Fe₃O₄。Dievar钢400～500℃高温磨损机制为磨粒-轻微氧化磨损;随着温度升高,氧化物颗粒尺寸变大,磨粒磨损加剧。当温度升至600℃时,常规油淬试样磨损机制为磨粒-氧化磨损,以磨粒磨损为主;而等温淬火试样磨损机制则以氧化磨损为主。     

不同温度下690合金传热管与抗振条的微动磨损特性

在卧式高温微动磨损试验机(PLINT TE77)上,采取线接触方式,研究690合金传热管/405不锈钢抗振条在干态不同温度下的切向微动磨损特性。在试验参数为法向载荷40 N、位移幅值100μ、频率5 Hz和循环次数1次的条件下,分别在25、90、200和285℃这4种不同温度下进行切向微动磨损试验。结果表明:微动工况均处于滑移区,90℃时稳态摩擦因数最高;当温度升高到200和285℃时,摩擦因数经过下降期后出现一个更加明显的下降阶段,这与界面的高温氧化有关。磨损机制是磨粒磨损、氧化磨损和剥层,磨痕表面在低温(25和90℃时的氧化程度比高温(200和285℃时的严重。90℃时的磨损量比其他温度时的都高,这可能与界面水蒸气蒸发和表面摩擦氧化有关。     

含MoS2镍基合金高温磨损机理

用粉末冶金方法制备了镍基复合材料,在销盘式高温磨损试验机上研究了其从室温到600℃的磨损行为,采用XRD和光学显微镜等对试样磨损表面和磨屑的形貌、成分和结构进行了分析,探讨了镍基复合材料的高温磨损机理.结果表明:在室温下由于摩擦过程中材料产生晶粒细化,材料具有一定的抗磨减摩性能;200℃时,摩损表面氧化变软,没有成膜润滑能力,摩擦学性能与室温相比,没有太大的变化,材料表现为轻微的粘着磨损和塑性变形;600℃高温摩擦时,承载表面及磨屑中的氧化物、钨酸盐及残余硫化物的高温软化或熔化的协同作用,在表面形成润滑膜,改善了材料的润滑性能,摩擦因数明显降低,材料的磨粒磨损和不断氧化导致磨损增加.     

不同表面处理下H13钢的高温摩擦磨损行为

为研究H13钢在抛丸和喷砂处理下高温摩擦磨损行为，利用UMT-3高温摩擦磨损试验机、扫描式电子显微镜、能谱仪和三维共聚焦表面轮廓仪等设备分析了H13钢在不同温度下的摩擦因数、磨面形貌、磨痕成分、磨损体积及磨痕深度。结果表明，抛丸和喷砂处理的H13钢表面硬度和粗糙度均比未处理的高。喷砂处理的试样在磨损前期摩擦因数波动小，更早进入稳定摩擦阶段。620℃时磨损体积由未处理的6×10^-3 mm³降低至喷砂处理的4×10^-3 mm³,最大磨痕深度由40.423μm减小至16.837μm。未处理和抛丸处理的磨损机制分别为磨粒磨损和氧化磨损，喷砂试样中O元素含量大幅度降低，加工硬化效应使抵抗犁削和变形能力增强，磨损机制为氧化磨损和粘着磨损共同作用。经抛丸和喷砂处理的耐磨性能均比未处理要好，且喷砂处理的耐磨性能最佳。     

镁合金压铸用热作模具钢高温磨损特性研究

用GWY-2000高温摩擦磨损试验机研究了镁合金压铸常用的热作模具钢DIEVAR、DAC和自主开发的热作模具钢TFHS-1的高温摩擦磨损特性.结果表明,在550 ℃高温干摩擦情况下,磨损机制以氧化磨损为主,同时伴随着少量粘着磨损、磨粒磨损;TFHS-1钢的抗磨损性能要优于DIEVAR和DAC钢;热处理工艺对TFHS-1钢的高温磨损性能有重要影响,回火温度越高,抗磨损性能越好.     

铌对喷射成形M3:2高速钢组织和耐磨性的影响

研究了Nb对喷射成形高速钢M3:2组织和硬度的影响,并对含Nb喷射成形高速钢在不同温度下的摩擦行为进行了研究。结果表明,Nb可以使一次MC型碳化物变得更细小、球形度更好,M2C片层厚度变薄,有利于高速钢回火过程中的二次析出,提高其回火后的硬度。0.5 %Nb的添加可显著提高喷射成形M3:2高速钢的耐磨性。常温（20 ℃）时高速钢的磨损机制主要为磨粒磨损;中温（300 ℃）时,磨损机制则以粘着磨损为主,氧化磨损增加;高温（500 ℃）时,主要以氧化磨损为主。     

T6态SiCp/A356高温干滑动摩擦磨损特性研究

采用T6态的SiCp/A356复合材料,以Al2O3陶瓷球作为对磨材料,借助UMT-2摩擦磨损实验机详细研究了复合材料的高温摩擦磨损性能,并采用SEM、OLS4000等手段分析材料的高温摩擦磨损特性。结果表明:T6态的SiCp/A356复合材料的磨损率随着温度的增加而增加。当温度低于150℃时,磨损率随温度缓慢增加;继续升高温度,磨损率进入稳定阶段,稳定磨损率为3.18×10-5 mg·cm-1;当温度达到250℃时,磨损率呈线性上升。摩擦系数则随温度在0.40~0.45很小范围内波动,表现出优异的高温摩擦性能。同时,磨损机制由氧化磨损、磨粒磨损和疲劳磨损转变为严重的粘着磨损。     

石墨铸铁干滑动摩擦磨损行为与机理

利用销盘式干滑动摩擦磨损试验机,研究了石墨铸铁在不同工况下的磨损行为,并利用XRD、SEM和EDS分析探讨了磨损机制.结果表明,不同环境温度下磨损时,随着磨损载荷的增加,石墨铸铁的磨损率变化均表现出先缓慢增大,转而快速增加,最后增加速度又明显变缓,平均摩擦因数则表现出先快速下降随后趋于某一稳定值的变化规律.常温下磨损机制主要是粘着磨损和磨粒磨损;200℃下磨损机制主要为粘着磨损和轻微氧化磨损,当载荷很大时还会出现块状剥落;400℃下磨损载荷较小时,以轻微氧化磨损和磨粒磨损机制为主;随载荷增加,磨损机制转变为严重氧化磨损和疲劳磨损,载荷继续增大则会发生块状剥落和塑性挤出.     

H13钢表面Fe2B单相渗硼层的高温摩擦磨损机理研究

经过固体渗硼及后续真空热处理在H13钢表面制备得到了Fe₂B单相渗硼层,研究了400~700 ℃高温下Fe₂B单相渗硼层高温摩擦磨损性能,并探讨了其摩擦磨损机理。结果表明,渗硼层的摩擦因数随温度升高呈降低趋势,而磨损体积反之;400 ℃时渗硼层仍具有较好的抗氧化性以及耐磨性能,磨损机理主要为轻微氧化磨损以及周期载荷作用下Fe₂B柱状晶碎裂产生微裂纹导致的疲劳磨损;在500 ℃时磨损机理开始向氧化磨损转变;600 ℃以上磨损机理转变为氧化磨损占主导;700 ℃时为严重氧化磨损,渗层出现疲劳剥落现象。     

原位合成Al2O3增强铝基复合材料的摩擦磨损性能

通过采用粉末冶金和原位合成技术相结合的近净成形技术制备Al-5％Si-Al2O3复合材料,并运用M一2000摩擦磨损试验机对该复合材料的摩擦磨损性能进行研究。通过单一变量比较法分析载荷和滑动速度对Al-5％Si-Al2O3复合材料摩擦磨损性能的影响,同时对长时间连续磨损下该材料的摩擦性能进行研究。通过扫描电子显微镜对Al-5％Si-Al2O3复合材料的磨损表面进行观察,并分析其磨损机制。结果表明,随着载荷的增大,试样的磨损量和摩擦因数均增加;随着滑动速度的增大,试样表面的升温使得产生氧化层的速率增加,试样的磨损量和摩擦因数均减少。在长时间的连续磨损过程中,由于初始时发生粘着磨损,试样的摩擦因数随着滑动距离的增大而增大。然后,试样表面氧化层的形成和破坏趋于动态平衡,试样表面相对稳定,其摩擦因数也随之趋于平稳。铝基复合材料的磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。