Sr变质Mg2Si/Al-Cu-Si复合材料的机理与组织性能

采用熔炼法制备了x%Mg₂Si/Al-3%Cu-3%Si(x=15,20,25和30)复合材料，并选择15%和25%Mg₂Si含量的复合材料通过添加微量Sr进行了变质处理。结果表明，铸态复合材料组织由多边形块状Mg₂Si初生、棒状Mg₂Si共晶、网状θ-Al₂Cu、过剩Si和块状Q-(Al₄Cu₂Mg₈Si₇)相组成。其中，Mg₂Si初生的晶粒尺寸约为31.2μm。随着Mg₂Si含量的增加，Mg₂Si初生由颗粒状转变为更为粗大的树枝状。加入0.04%Sr对15%Mg₂Si/Al-3%Cu-3%Si进行变质处理，Mg₂Si初生的晶粒尺寸减小至20.1μm，尖角状Mg₂Si初生转变为多边形。用第一性原理计算变质元素Sr在Mg₂Si中结合能和吸附...     

AZ91D镁合金激光熔覆Al-Si涂层微观组织及热力学分析

以Al-Si共晶成分合金粉末为熔覆材料在AZ91D镁合金表面进行了激光熔覆试验.采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了涂层的微观组织,并利用Thermo-Calc软件分析了涂层的相组成、相成分及结晶转变过程.结果表明,涂层微观组织分为两层,上半层为Al₁₂Mg₁₇基体上均匀分布着Mg₂Si树枝晶和细小的Al₃Mg₂针状相,其结晶过程为液相→液相+Mg₂Si→Mg₂Si+Al₁₂Mg₁₇→Mg₂Si+Al₁₂Mg₁₇+Al₃Mg₂;下半层由Mg₂Si颗粒、α-Mg树枝晶和(α-Mg+Al₁₂Mg₁₇)共晶组织组成,其结晶过程为液相→液相+Mg₂Si→液相+Mg₂Si+α-Mg→Mg₂Si+α-Mg+(α-Mg+ Al₁₂Mg₁₇)共晶组织.研究结果对AZ91D合金表面激光熔覆Al-Si合金涂层微观组织及其转变过程分析具有指导意义.     

Ti-6Al-4V合金热氧化涂层的高温磨损行为研究

通过热氧化/真空扩散处理在Ti-6Al-4V合金表面制备氧化涂层,采用高温磨损试验机对涂层在400 ℃空气中进行干滑动摩擦磨损试验,研究了涂层的高温磨损行为和机制。结果表明：Ti-6Al-4V合金经氧化/扩散后表面形成氧化物涂层,厚度达250 μm。相比于未处理的材料,氧化物涂层的磨损失重非常小,高温耐磨性显著提高。磨损表面均形成摩擦氧化物层,涂层的高耐磨性可归功于硬化的陶瓷涂层与具保护作用的摩擦层的共同作用。主要磨损机制为剥层磨损。     

Ca、Al质量比对Mg-Al-Ca-Mn合金组织和性能的影响

以Mg-Al-Ca-Mn合金体系为对象,研究了Ca、Al质量比对铸态合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,当Ca、Al质量比为0.4时,铸态Mg-5Al-2Ca-0.4Mn合金中的第二相为(Mg, Al)₂Ca相;当Ca、Al质量比为0.75时,铸态Mg-4Al-3Ca-0.4Mn合金中的第二相为(Mg, Al)₂Ca相和Mg₂Ca相;当Ca、Al质量比为1.3时,铸态Mg-3Al-4Ca-0.4Mn合金中的第二相为Mg₂Ca相。随着Ca、Al质量比的增加,合金中的第二相由(Mg, Al)₂Ca相向Mg₂Ca相转变,且第二相的层间距逐渐减小,体积分数逐渐增加。此外,铸态Mg-Al-Ca-Mn合金的屈服强度随着Ca、Al质量比的增加从82 MPa增加到123 MPa,而伸长率从5.0%降低到1.1%。     

T6态Al-10Si-5Cu-0.75Mg合金干滑动摩擦磨损性能的研究

利用UMT-2 型摩擦磨损试验机研究了T6态Al-10Si-5Cu-0.75Mg 合金的干滑动摩擦磨损性能,采取SEM、XRD、EDS等方法分析了合金在不同转速和载荷下的摩擦磨损行为。结果表明：合金的磨损率随转速和载荷的增加而增大,但在800 r/min的高转速下仍具有良好的耐磨性,15N高载荷时的磨损率相对于5N低载荷时只增加了291%,属于轻微磨损;摩擦系数的平均值在0.35-0.40范围内变化,且随时间的变化不大,具有较高的稳定性;另外,磨损机制由低速轻载时的磨粒磨损、粘着磨损向高速重载时的剥层磨损、氧化磨损转变。     

船用Ti-6Al-3Nb-2Zr合金的微弧氧化陶瓷膜

采用微弧氧化技术,在磷酸盐溶液体系中在船用Ti-6Al-3Nb-2Zr合金表面制备陶瓷膜层.利用扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计对陶瓷膜的表面和截面形貌、氧化层厚度、相结构以及显微硬度进行观察测试,用电子万能材料试验机和数字万用表研究膜层的结合强度和绝缘性,并用MMS-1G高温高速销盘摩擦磨损试验机和YWX/Q-750盐雾试验机考察膜层的摩擦学性能和腐蚀性能.结果表明:膜层厚度可达到20 μm以上,陶瓷膜主要由金红石TiO2相和锐钛矿TiO2相构成,膜层与基体的结合强度达到30 MPa以上,膜层绝缘性和耐蚀性良好,耐磨性得到明显改善,膜层的磨损机制表现为轻微的磨粒磨损与粘着磨损,且以磨粒磨损为主.     

汽车用AZ31镁合金激光熔覆Al-Si涂层的组织与性能

通过激光熔覆Al-Si涂层的方法对AZ31镁合金表面进行了改性,研究了熔覆层的物相组成、显微组织、显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。结果表明,熔覆层主要由Mg₂Si、Mg₁₇Al₁₂、Al₃Mg₂、Al₂Mg相组成,与基体呈冶金结合,硬度最高达到152 HV;耐磨性和耐腐蚀性较好,磨损失重及腐蚀速率分别为基体的1.75倍和1.88倍。     

稀土铒对过共晶Al-18Si合金组织及摩擦磨损性能的影响

研究了稀土Er对Al-18Si合金的组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明,Er对Al-18Si合金中的初晶和共晶硅相均具有良好的变质作用。经Er变质后,合金中的初晶硅由粗大的板片状或多边形状转变为较小的多边形状或颗粒状,共晶硅也由粗大的长针状转变为细小的颗粒状。经Er变质后,Al-18Si合金的耐磨性能显著提高。磨损表面分析表明,当载荷为160 N时,未变质合金的磨损机制为严重的粘着磨损,而变质后合金的磨损机制为磨粒磨损为主并有少量粘着磨损。     

过共晶铝硅合金的摩擦磨损性能研究

采用P-Cu和Al-RE中间合金对过共晶Al-20Si合金进行变质处理,在观察显微组织的基础上对Al-20Si铝硅合金进行了摩擦磨损特性研究.结果表明,铸态Al-20Si合金经变质和T6热处理后,磨损失重量减少了26%～42%,摩擦因数减小了8%～11%,其耐磨性能得到明显改善.合金耐磨性能的改善与复合变质引起的共晶硅和初晶硅颗粒的细化及热处理使得合金的强度进一步提高有关.合金变质前的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损,变质后的合金磨损机制明显为磨粒磨损.     

固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金组织及摩擦磨损性能的影响

研究了固溶处理对Ti-14Al-10Nb合金显微组织和摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,锻态Ti-14Al-10Nb合金的显微组织由α₂相和β相组成,其中α₂相呈细小、弯曲的棒状形态。固溶温度的升高促进了显微组织中α₂相向β相的转变,导致α₂相的含量减少,同时棒状α₂相的形态逐渐粗化。锻态Ti-14Al-10Nb合金的摩擦因数及磨损量均小于经固溶处理后试样,表明锻态时合金的耐磨性较好;而且随着固溶温度的升高,α₂相溶解程度增加,合金耐磨性随之下降。Ti-14Al-10Nb合金主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。     

渗氮层组织调控对42CrMo钢磨损性能的影响

研究了42CrMo钢在530℃,0.02 MPa~(1/2)氮势和0.365 MPa~(1/2)氮势条件下的气体渗氮行为,表征了其渗氮层的相结构、显微组织、硬度以及韧性,通过调控氮势和渗氮时间获得了有效硬化层厚度相同的有化合物层和无化合物层试样,并在100 N和300 N的载荷下进行了磨损实验,建立了质量损失速率模型。结果表明:渗氮处理能有效提高材料的耐磨性,在100 N载荷时,试样为典型的粘着磨损,有化合物层试样由于具有较高的硬度,在低载时表现出较好的耐磨性,而在300 N载荷时,由于化合物层韧性较差,极易剥落,其主要磨损形式由粘着磨损变为磨粒磨损,磨损量急剧增加,耐磨性下降,无化合物层试样在高载时具有更好的耐磨性。     

多元Cu-Ni-Al合金的耐磨性能研究

采用离心铸造方法制备了一种具有良好耐热和耐磨性能的多元Cu-Ni-Al基白铜合金,用微动摩擦磨损试验重点研究了该合金中的镍含量对合金耐磨性能的影响.结果表明:随着镍含量从10wt%增加到17wt%,合金的磨损质量损失降低了约60%.继续增大镍含量,合金的耐磨性无明显变化.合金主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损.合金耐磨性提高的主要因为是Ni含量的增加提高了合金的同溶强化效果,减弱了基体的粘着磨损.     

快速凝固(2024Al)-20Si-5Fe合金的磨损行为

采用双级雾化水冷快凝与粉末冶金技术制备了（2024Al)-20Si-5Fe(质量分数.%)耐磨合金。分析了合金的微观组织。利用磨损实验研究了合金的耐磨性和磨损失效形式。结果表明：快凝粉末冶金合金具有比铸造合金更细小的微观组织。更高的耐磨性和减磨性。耐磨性是铸造合金的2．5－4倍。快凝合金的磨损失效形式主要是磨粒磨损和疲劳磨损。耐铸造合金的磨损失效形式主要是磨粒磨损、粘着磨损和部分氧化磨损。     

SiCp/Mahle142铝基复合材料的油润滑摩擦磨损性能研究

用液态搅拌法制备了SiCp/Mahle142铝基复合材料,研究了2%-15%SiC/Mahle142铝基复合材料和基体合金Mahle142与球墨铸铁对磨时的油润滑摩擦磨损性能.结果表明,SiCp/Mahle142复合材料的油润滑耐磨性随SiCp体积分数的增加而显著提高,在本研究条件下,980N载荷时,15%SiCp/Mahle142铝基复合材料的耐磨性优良,磨损率仅为基体合金的10.3%,而摩擦系数相当;扫描电镜对磨损表面形貌的观察分析表明,SiCp/Mahle142铝基复合材料磨损机制主要表现为磨粒磨损和粘着磨损.     

稀土和磷复合变质对Al-21%Si合金组织和耐磨性的影响

以过共晶Al-21％Si合金为研究时象，分析磷、稀土复合变质时合金组织和磨损性能的影响，并对其磨损机理进行了探讨。结果表明：复合变质后粗大块状、条状的初晶硅尺寸明显细化，粗大针状的共晶硅变为短杆状或颗粒状。P、RE时初晶硅均有细化作用，P的细化作用较强。当加入0．9％RE＋0．08％P时初晶硅细化效果最佳，初晶硅从66．4μm细化到23．3μm；RE对共晶硅的变质作用较显著，稀土含量为0．6％时，共晶硅平均尺寸从8．3μm细化到5．2μm。磨损试验结果表明：合金的耐磨性不仅与初晶硅颗粒尺寸和分布有关，而且受基体中共晶硅形态影响，磷、稀土复合变质剂配比为0．06％P＋0．6％RE时，耐磨性最好；其室温润滑磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主；干摩擦高速磨损条件下，主要磨损形式为氧化磨损和粘着磨损。     

粉煤灰/铝-镁合金复合材料的微观组织及摩擦磨损性能

采用粉末冶金法制得粉煤灰/Al-25%Mg复合材料,研究不同粉煤灰含量对复合材料微观组织、硬度和摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面形貌,并对其磨损机制进行探讨。结果表明:随着粉煤灰含量的增加,复合材料的硬度呈现先增大而后减小的趋势;在较低粉煤灰含量和较低载荷下,该复合材料的摩擦因数均低于基体铝合金的,并且随粉煤灰含量的增加复合材料的耐磨性有所提高,复合材料的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损;在较高粉煤灰含量和较高载荷下,该复合材料的磨损机制转化为以剥层磨损和磨粒磨损为主。     

原位合成TiB2/Al-4Cu复合材料的组织和摩擦磨损性能

采用混合盐反应(Mixed Salt Reaction)原位合成法成功制备了TiB2/Al-4Cu复合材料,并对其摩擦磨损性能进行了研究.采用X射线衍射分析物相和扫描电镜观察其显微组织,结果表明,原位生成的TiB2颗粒非常细小,尺寸分布在0.1～1.5 μm之间,平均尺寸为400 nm,均匀分布于晶界处,明显细化了复合材料组织.室温干滑动摩擦磨损试验表明,复合材料耐磨性高于基体合金的,基体合金磨损机制以粘着磨损为主,复合材料磨损机制为磨粒磨损和轻微粘着磨损共同作用.     

SiO_2 质量分数对 Al 合金非晶质粉末挤压超细晶棒材耐磨性的影响

利用销－环摩擦试验机研究了干式条件下,以ＳｉＯ２微粒弥散硬化的Ａ１８５Ｎｉ５Ｙ８Ｃｏ２合金非晶质粉末挤压超细晶棒材的耐磨性。结果表明,随着ＳｉＯ２质量分数的增加,合金的耐磨性提高。摩擦过程中,粘着磨损和生成磨屑的磨粒磨损反复作用并不断加强,其中尤以磨粒磨损显着。还利用透射电镜与电子探针Ｘ射线对磨屑形貌与成分进行了分析。     

A356铝合金微弧氧化膜微动磨损行为的研究

采用微弧氧化（MAO）在A356铝合金表面制备MAO膜,利用球-平面接触在SRV-V微动摩擦磨损机上探究变载荷和位移下微弧氧化对A356微动磨损机理的影响。结果表明：MAO膜由疏松层和致密层构成,其均匀性、致密性和结合力良好。MAO膜的摩擦系数、磨损率均低于A356,MAO膜减摩耐磨性较好。随位移增加MAO膜的摩擦耗散能系数低于A356,MAO膜能提升A356微动磨损过程的稳定性。载荷增加时A356磨损机制为磨粒磨损-粘着磨损,伴随犁削和疲劳剥层; MAO膜磨损机制为磨粒磨损-粘着磨损和疲劳剥落。位移增加时A356磨损机制为粘着磨损和疲劳剥落,伴随微犁削;MAO膜磨损机制为粘着磨损和疲劳剥层-粘着磨损和磨粒磨损。A356的磨痕内聚集Fe、O元素,存在材料转移和氧化磨损;MAO膜磨痕内聚集Fe元素,存在材料转移。     

脉冲磁场下制备的TiB2增强ZL203复合材料的磨损行为

采用混合盐反应法制备了原位TiB2颗粒增强ZL203复合材料,在制备过程中施加脉冲磁场处理以提高复合材料的耐磨性能。研究了不同载荷条件下材料的干摩擦磨损行为。结果表明,原位TiB2颗粒的引入显著细化了复合材料的凝固组织,施加脉冲磁场处理后复合材料的组织得到了进一步细化;与基体合金相比,原位TiB2颗粒的引入使得复合材料的耐磨性显著提高。而施加脉冲磁场处理后复合材料的耐磨性得到进一步提升,发生严重粘着磨损的临界载荷由80N提升到100N。磨损表面分析表明,基体合金的磨损机制为严重粘着磨损和剥层磨损共同作用,未施加脉冲磁场处理的复合材料的磨损为以磨粒磨损为主和轻微的粘着磨损,施加脉冲磁场处理后的复合材料主要为磨粒磨损。