304不锈钢在人工海水环境中的腐蚀磨损行为研究

目的阐述304不锈钢在人工海水环境中的腐蚀磨损行为及其力-电化学耦合作用下的损伤机理,为海水服役环境中海洋装备的开发和利用提供理论支持。方法利用腐蚀磨损试验仪研究了304不锈钢在人工海水环境中的摩擦学性能和电化学性能及其交互作用下的腐蚀磨损行为,并利用扫描电镜、X射线衍射仪、激光共聚焦显微镜等仪器对磨痕表面进行表征与分析。结果在载荷作用下,304不锈钢的腐蚀电位从静态腐蚀的-0.310V变为-0.368V,腐蚀电流密度也增加了约1个数量级。阳极恒电位下,304不锈钢和Al_2O_3陶瓷球摩擦副的摩擦系数比阴极保护下的小。载荷为5N时,304不锈钢的腐蚀磨损率为0.195mm~3/d,其中,腐蚀加速磨损速率占68.7%;载荷为15N时,总磨损速率明显增加,其中,纯磨损率所占比例最大,为60.1%,此时腐蚀加速磨损速率占比为39.1%。结论 304不锈钢的腐蚀磨损行为是"机械去钝化-化学再钝化"的动态过程。腐蚀和磨损过程存在明显的交互作用。在磨损过程中,304不锈钢表面发生马氏体相变,通过电偶腐蚀进一步加强腐蚀作用;同时,腐蚀过程的反应产物使304不锈钢的耐磨性能下降。随着载荷的增加,对总腐蚀磨损速率贡献最大的由腐蚀加速磨损速率逐渐变为纯磨损率,载荷对304不锈钢的机械磨损影响更大。     

不同环境下AlSiFeMm非晶纳米晶涂层摩擦磨损行为研究

目的研究AlSiFeMm(Mm为镍包混合稀土)非晶纳米晶涂层在干摩擦和3.5%NaCl溶液中的摩擦磨损行为。方法采用Rtec(MFT-3000)往复式磨损试验机测试涂层在干摩擦条件和有腐蚀介质条件下的摩擦磨损性能,使用LEXTOL3000-IR非接触三维表面轮廓仪测定涂层的磨损体积和磨痕的三维形貌,利用扫描电子显微镜对磨痕进行形貌观察和成分分析。结果铝基非晶纳米晶涂层的摩擦系数随着载荷的增加而不断减小。干摩擦条件下,铝基非晶纳米晶涂层的磨损率随着载荷的增加而增大,当磨损速度为10 mm/s、载荷为15 N时,涂层相对耐磨性为6061铝合金的2.5倍,其磨损机制为脆性剥落、磨粒磨损,并伴随氧化磨损。在3.5%NaCl溶液中,涂层的磨损率随着载荷的增加而逐渐降低,当磨损速度为35 mm/s、载荷为30N时,涂层的耐磨性能约为6061铝合金的8倍,其失效机制主要为剥层磨损和腐蚀磨损。结论铝基非晶纳米晶复合涂层在干摩擦和腐蚀介质中均表现出较为优异的耐磨性能,可以作为轻质合金涂层应用于表面防护领域。     

不同环境条件下铝合金微弧氧化陶瓷膜的摩擦磨损性能

在2A12铝合金表面通过微弧氧化制备氧化铝陶瓷膜。用X射线衍射仪分析薄膜的相构成,用涡流测厚仪测量膜层的厚度,用自动转塔显微硬度计测量薄膜的显微硬度,利用微摩擦磨损试验机研究Al2O3薄膜/Si3N4球在干摩擦及水润滑下的摩擦磨损特性,用非接触表面三维形貌仪测量薄膜的磨损体积,并采用扫描电镜观察磨痕的表面形貌。结果表明:2A12铝合金微弧氧化陶瓷膜主要由α-Al2O3相和γ-Al2O3相组成;干摩擦时,薄膜主要发生磨粒磨损和疲劳磨损,摩擦因数随法向载荷和滑行速度的增大分别从0.79和0.82增加到0.87,磨损率则分别从4.07×10?5mm3/(N.m)和4.36×10?5mm3/(N.m)增加到9.69×10?5mm3/(N.m);水润滑时,薄膜主要发生摩擦化学磨损和疲劳磨损,摩擦因数随法向载荷和滑行速度的增大分别从0.69和0.67下降到0.65,磨损率则分别从3.84×10?5mm3/(N.m)和2.89×10?5mm3/(N.m)增加到4.47×10?5mm3/(N.m);薄膜在干摩擦时的摩擦因数和磨损率都大于相同实验参数下水润滑时的摩擦因数和磨损率,表明水介质有效地改善了体系的摩擦条件,降低了薄膜的磨损。     

Q235低碳钢液相等离子体电解硼碳共渗层摩擦磨损性能

采用液相等离子体电解渗入技术在30%硼砂电解液中在Q235低碳钢表面进行硼碳共渗(PEB/C)快速硬化处理,研究与ZrO2、Si3N4组成两种摩擦副及5 N、10 N、15 N 3种载荷条件下PEB/C渗层的摩擦磨损特性。结果表明,PEB/C处理可以明显降低Q235钢基体在干摩擦条件下摩擦系数和磨损率。当与ZrO2球对摩,载荷为5 N时,PEB/C渗层的摩擦系数只有0.15,磨损率减少为9.10"10-7mm3/N#m,摩擦系数和磨损率分别是Q235钢基体的1/4和1/19。载荷增加时,PEB/C渗层的磨损率也随之增加,但它与Si3N4对摩的磨损率要比ZrO2对摩高。在不同载荷下,PEB/C渗层与ZrO2和Si3N4对摩的磨损机制主要为粘着磨损。PEB/C渗层耐磨性较高的原因是Q235低碳钢表面形成了硬度高达1800 HV的Fe2B渗硼层。     

医用NiTi合金在Hank's模拟体液中的微磨损行为

目的 研究医用NiTi合金在Hank’s模拟人体生理溶液中的微磨损行为。方法 采用TE66微磨粒磨损试验机对医用NiTi合金进行微磨损测试,计算合金磨损率,采用SEM观察合金磨损后的表面形貌来分析磨损机制。在测试过程中考虑加载载荷、磨损颗粒浓度、磨损颗粒类型及尺寸对合金微磨损行为的影响。结果 NiTi合金的磨损率随载荷的增加而降低。当载荷小于1.0 N时,合金的磨损率受磨损颗粒浓度的影响不大;当载荷大于1.0 N时,合金的磨损率随磨损颗粒浓度的增加而增加。在同一尺寸下,由于SiC颗粒具有较高的硬度和较大的切削力,所导致的NiTi合金的磨损率比Al2O3颗粒造成的磨损率要大。当磨损颗粒为SiC时,NiTi合金的磨损率随磨损颗粒尺寸的变化无明显规律性。在所涉实验条件下,当磨损颗粒为SiC F1200,摩擦配偶为ZrO2,加载载荷为2.0 N,磨损颗粒质量浓度为0.05 g/cm3时,所获得NiTi合金的磨损率最低,为2.3×10?5 mm3/(N?m)。结论 在同一磨损颗粒浓度下,合金的磨损率随加载载荷的增加而降低。在较低载荷时,磨损颗粒的浓度对合金的磨损率影响不大;在较高载荷下,随磨损颗粒浓度的增加,合金的磨损率增加。磨损机制以磨粒磨损为主。     

载荷和滑动速度对块体镁基非晶合金干摩擦性能的影响

目的以制备的Mg_(59.5)Cu_(22.9)Ag_(6.6)Gd_(11)块体镁基非晶合金为基础,探索法向载荷和滑动速度影响镁基非晶合金干摩擦行为的规律和机制,为进一步研究镁基非晶合金提供实验依据。方法采用UMT-2多功能摩擦磨损机,改变法向载荷和滑动速度的大小,进行摩擦磨损实验。通过白光干涉轮廓仪测出磨损轨迹的宽度和深度,再根据公式计算出磨损体积和磨损率。利用扫描电镜和EDS能谱分析磨损轨迹,揭示非晶合金的磨损机制。结果随着载荷的增加,磨损率先减小后稳定,摩擦系数略有减小。随着滑动速度的增加,磨损率先减小后增大,在相对滑动速度为120 mm/s时出现最小值。载荷小于20 N时,磨痕表面布满犁沟和小颗粒状磨屑;载荷大于20 N时,磨痕表面出现层叠状非均匀塑性变形层,对磨球表面转移膜粘连明显。滑动速度低时,磨痕表面布满犁沟,随着速度的增加,先是软化均匀流变,接着出现熔化、剥落。结论块体非晶镁基合金在低载荷下以磨粒磨损为主,还伴随着氧化、少量的粘着;载荷大于20 N时,变为粘着磨损为主。低滑动速度下以磨粒磨损为主,当滑动速度为180 mm/s时,试样表面熔化失效,磨损方式为剥落和磨粒磨损的综合。     

不同载荷下镍基自润滑耐磨复合涂层的摩擦磨损性能

为了拓展所制备的镍基自润滑耐磨复合涂层的应用领域,基于前期研究基础,在HT-1000型高温摩擦磨损试验机研究涂层在300℃不同载荷下的摩擦磨损行为,利用SEM和EDS对磨损表面进行了形貌观察与成分分析,研究其摩擦磨损机理。结果表明:该复合涂层的摩擦系数及磨损率都随着载荷的增大呈现先减小后略增大的趋势;当载荷较低(2 N)时,涂层的磨损表面出现少量分散的磨屑;在中等载荷(5 N)下,磨损表面光滑平整,涂层中的润滑颗粒被挤压出磨损表面形成润滑膜,导致涂层具有良好摩擦磨损性能;随着载荷的增大,达到10 N时,磨损表面出现犁沟及部分由于硬质相碳化物和润滑颗粒剥落而形成的凹坑。     

Q460钢磨损性能研究

对Q460钢不同部位的显微组织和硬度进行了分析,并采用环块式和销盘式滑动磨损试验条件进行了摩擦磨损试验。结果表明,Q460钢的边部和心部组织都为铁素体和珠光体,而心部组织相对粗大、平均硬度相对较低;环块式滑动磨损试验条件下,随着加载载荷的增加,无润滑和油润滑条件下Q460钢的磨损失重和磨损率都呈现为逐渐增加的趋势,当载荷相同时,无润滑条件下的磨损失重和磨损率高于润滑条件下的试样;销盘式滑动磨损试验条件下,随着载荷的增加,Q460钢的磨痕深度和磨损率都呈现为逐渐增加的趋势;当载荷为20 N时,Q460钢的磨损主要以疲劳磨损和磨粒磨损为主;当载荷增加至40 N时,Q460钢的磨损则主要为疲劳磨损。     

载荷及摩擦频率对Al-Mg2Si复合涂层摩擦性能的影响

目的研究载荷及摩擦频率对Al-Mg_2Si复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法用高速往复摩擦磨损测试仪考察了不同载荷及摩擦频率下的Al-Mg_2Si复合涂层的摩擦系数,并用SEM和超景深三维显微镜检测分析磨痕的表面形貌、磨痕深度和体积,对比分析载荷及摩擦频率的影响。结果载荷一定时,随着摩擦频率的增大,摩擦系数呈下降趋势,体积磨损率呈上升趋势。频率为3 Hz时,摩擦系数最小,为0.50;体积磨损率最大,为166.08×10~(-4) mm~3/(N·mm)。频率从1 Hz增至3 Hz时,摩擦系数减少了0.65,体积磨损率增加了3.1倍。频率一定时,随着载荷的增加,摩擦系数和体积磨损率均呈增加趋势。载荷为15 N时,摩擦系数和体积磨损率最大,分别为0.93和126.27×10~(-4) mm~3/(N·mm)。载荷从5 N增至15 N时,摩擦系数增加了0.27,体积磨损率增加了0.4倍。结论与载荷相比,摩擦频率对Al-Mg_2Si复合涂层摩擦性能的影响更大。     

磨损

正磨损定义:机件表面接触相对运动时,形成磨屑,使表面材料逐渐损失,造成表面损伤的现象。通常用磨损量、磨损率和耐磨性作为磨损的评定。按磨损破坏的机理和特征,可以分为:1黏着磨损(咬合磨损):在滑动摩擦条件下,当摩擦相对滑动速度较小(钢小于1m/s)时发生。它是因缺乏润滑油,摩擦副表面无氧化膜,且单位法向载荷很大,以致接触应力超过实际接触点处屈服强度而产     

纯钛表面激光熔覆铁基耐磨涂层结构及摩擦学性能(英文)

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备铁基涂层。用 XRD、SEM、TEM分析涂层的相组成和晶体结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对铁基涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行测试。用SEM和3D表面轮廓仪分析铁基涂层磨损后的表面形貌和磨屑形貌。结果表明:钛表面激光熔覆制备的铁基涂层的显微硬度约为860HV0.2,具有优异的耐磨性能,磨损率为(0.70～2.32)×10-6mm3/(N·m),可以显著提高纯钛基材的耐磨性能;涂层的磨损机理为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。     

磨损

正磨损定义:机件表面接触相对运动时,形成磨屑,使表面材料逐渐损失,造成表面损伤的现象。通常用磨损量、磨损率和耐磨性作为磨损的评定。按磨损破坏的机理和特征,可以分为:1黏着磨损(咬合磨损):在滑动摩擦条件下,当摩擦相对滑动速度较小(钢小于1 m/s)时发生的。它是因缺乏润滑油,摩擦副表面无氧化膜,且单位法向载荷很大,以致接触应力超过实际接触点处的屈服强度     

飞机用钛基非晶复合材料的制备及其摩擦磨损性能研究

采用真空电弧熔炼法制备了Ti40Ni40Cu20钛基非晶复合材料,并研究其在不同载荷条件下的摩擦磨损性能。研究结果表明:非晶复合材料形成了3个宽泛的XRD漫散衍射峰及对应尖锐衍射峰,结晶相是BCC结构的β钛固溶体,其显微硬度为628 HV。试样在高载荷条件下具有比低载荷明显更小的摩擦系数,随载荷增加摩擦系数出现随测试时间延长先降后趋于稳定的变化。复合材料试样的磨损率表现为先随载荷增大而下降,之后又重新增大的变化趋势。当载荷达到10 N时间,磨损率达到2.68×10~(-4)mm~3(N·m)的最小值,此时,试样表面磨痕出现了较多的深沟槽,并且磨屑数量也显著增加。     

高铝铜合金粗粉超音速等离子喷涂层的边界润滑摩擦特性

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备高铝铜合金粗粉涂层,对涂层进行边界润滑摩擦实验,分析涂层的摩擦磨损特征及表面元素的质量损失。结果发现:涂层的摩擦因数随外加载荷的增加呈逐渐下降趋势;尽管磨损量随载荷的增大逐渐增加,但磨损率呈下降趋势,表明随外加载荷的增加涂层耐磨性能逐渐增强。涂层在中低载荷下以磨粒磨损为主,当载荷达到高载荷540 N时,涂层由磨粒磨损向疲劳磨损转变,并在犁沟边缘发生疲劳磨损的同时表现出轻度的粘着磨损。边界润滑条件下,涂层元素的质量磨损主要表现为Cu元素的损失,磨粒磨损留下的犁沟为O元素进入摩擦界面提供通道,使涂层表面形成微氧化膜。     

人工海水溶液中系泊链钢的腐蚀磨损行为

目的 以CM490钢为研究对象,定量探究海洋环境下系泊链钢摩擦磨损和电化学腐蚀之间的耦合作用。方法 利用科斯特CS2350电化学工作站和Rtec摩擦磨损试验机开展CM490系泊链钢在人工海水环境下的腐蚀摩擦磨损实验。通过分析极化曲线、开路电位、摩擦因数、表面形貌及元素分布,定量分析电化学腐蚀体积损失量和摩擦磨损体积损失量,揭示腐蚀、摩擦磨损之间的交互作用机理。结果 CM490钢材料总体积损失速率随载荷增加而提高,在20、50、80N下分别为4.2×10^-2、6.5×10^-2、7.9×10^-2mm³/h;开路电位峰值随着载荷增加而增高,80 N下峰值最大,增幅约为0.095 V,表明腐蚀磨损产物与基体间存在电位差,形成电偶腐蚀以致加深材料的腐蚀程度;磨痕区域腐蚀磨损损失为材料失重主体,其损失量约占总损失量的95.80%～96.82%;腐蚀和磨损的交互作用显著促进材料损失,占磨痕区总失重量的47.14%～49.37%;腐蚀对摩擦磨损损失的促进量占腐蚀磨损交互作用量的98.32%～98.65%,表明交互作...     

恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响

目的研究不同恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响,分析其腐蚀磨损行为。方法用PVD多弧离子镀技术在316不锈钢上沉积TiAlN涂层。通过XRD测试、硬度测试、结合力测试、电化学工作站测试、不同恒电位下磨蚀测试及磨痕截面轮廓测试,分别评价TiAlN涂层的相结构、表面硬度、结合力、电化学性能、摩擦系数和磨损率,通过扫描电子显微镜观察涂层磨痕形貌并分析其磨蚀损伤机理。结果 TiAlN涂层在海水环境下的抗腐蚀性优于基体316不锈钢。在阴极电位下,恒电位增加使涂层的摩擦系数逐渐降低。阳极电位为0.5 V时,摩擦形成的TiO_2基含水化合物颗粒可作为润滑剂,使涂层的摩擦系数迅速降低至0.45。TiAlN涂层在干摩擦条件下的磨损率为5.5678×10-5 mm3/(N·m),在阴极保护电位为-1 V下的磨损率为2.2909×10-6 mm3/(N·m),在开路电位(OCP)下的磨损率为7.4881×10-5 mm3/(N·m)。结论随着加载电位(SCE)的升高,涂层的腐蚀效应愈发明显。涂层在阴极电位下的磨蚀机理主要为塑性变形,在阳极电位下的磨蚀机理主要为疲劳点蚀。     

二次热压法制备SiCp/Al复合材料的耐磨性能研究

采用快速升温二次热压法制备了(10~30)SiC/Al-0.8Si-1.2Mg-0.4Cu复合材料,并研究其与钢球对磨的摩擦磨损规律。结果表明,二次热压变形法能有效抑制剧烈的界面反应,得到高致密的SiCp/Al复合材料。复合材料的摩擦因数随SiC含量增加而增大,大载荷下增幅更明显。试验条件下,SiC/Al复合材料与GCr15钢的摩擦因数在0.3~0.5之间。复合材料的磨损率开始随载荷增大而增大,载荷超过5N后,SiC含量小于15%的试样磨损率继续增大,而SiC含量大于20%的试样的磨损率则急剧减少。这是由于高SiC含量试样在大载荷下表层生成的Al2O3增强了摩擦层。在载荷7N时,30SiC/Al复合材料的磨损率只有1.14×10-3mm3/m,说明该复合材料更适宜在大载荷下应用。     

Mg-11Y-5Gd-2Zn镁合金干滑动的摩擦磨损行为

采用往复式摩擦磨损试验机对铸态和T6态Mg-11Y-5Gd-2Zn合金进行干摩擦磨损试验,研究载荷（3~15N）、磨擦速度（0.03~0.24m/s）、摩擦温度（25~200 °C）对合金磨损率的影响,并通过扫描电镜观察合金磨损表面形貌和磨屑。结果表明：随着载荷的增加,合金的磨损率几乎呈线性增加;随着摩擦速率的增加,合金的磨损率降低;铸态合金的磨损率高于T6态合金的。Mg-11Y-5Gd-2Zn合金中的Mg12Y1Zn1相、表面氧化相和残留的磨屑影响合金的磨损率。在本试验条件下,磨损机制主要是粘着磨损和塑性变形。     

AM60B合金在25～200℃下干滑动磨损行为和磨损机制(英文)

针对AM60B合金在环境温度25～200℃、载荷12.5～300N的条件下进行干摩擦磨损实验。结果表明:随着载荷的增大,磨损率增加;从轻微磨损到严重磨损的转变的临界载荷分别为25℃时275N,100℃时150N,200℃时75N。在低载荷(<50N)下,200℃下的磨损率低于25℃和100℃的。在轻微磨损阶段,磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层磨损。当轻微磨损到严重磨损的转变开始时,剥层磨损发挥主要作用,剥层磨损是从基体内部发生的剥落。随后,塑性挤出磨损作为严重磨损出现,同时伴随着从轻微磨损到严重磨损的转变。厚的、硬的摩擦层通过限制磨面的塑性变形来阻碍从轻微磨损到严重磨损的转变。     

磨损条件对等离子熔覆TiB2-TiC/Ni复合涂层磨损性能的影响

利用等离子熔覆技术以Q235低碳钢为基体制备了TiB_2-TiC强化Ni基复合材料涂层,涂层中的主要物相为TiB_2、TiC和γ-Ni,硬度达1 050 HV0.5,涂层与基体呈冶金结合状态。分别采用Al2O3陶瓷球和不锈钢球为对摩副,在30、60和120 N磨损载荷下进行往复干滑动摩擦磨损试验。结果表明:Al2O3陶瓷球为对摩副时,低载荷下(30 N)表现为微切削磨损形式;60 N载荷时,出现压实层的结构,降低了摩擦因数,磨损机理转变为粘着磨损的形式;当载荷增加到120 N时,磨损机理为氧化磨损和剥层磨损。而采用不锈钢磨球时,涂层硬度大于对摩不锈钢球硬度,磨球发生剪切破坏,部分转移到涂层表面,相对于Al2O3陶瓷磨副时具有更大的粘着效应,且随着载荷的增大转移量增加,粘着磨损加剧,所以摩擦因数呈现出随着载荷加大一直上升的趋势。