TC4合金在不同环境介质中微动磨损行为研究

采用SRV-IV微动磨损试验台,研究TC4钛合金在空气和纯水介质中不同位移幅值下的微动磨损行为及其在模拟海水中的微动腐蚀特性,利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分别对磨痕表面形貌、磨损体积及磨痕轮廓进行表征,分析了钛合金在不同环境介质中的微动磨损机制。结果表明:摩擦系数随位移幅值的增大呈现出先增大后减小的趋势,磨损体积随位移幅值的增大而增大;干摩擦条件下,摩擦系数较高且波动剧烈,磨损体积较小,磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损并伴有氧化磨损;与干摩擦相比,水介质中的摩擦系数较低,磨损体积显著增大,且模拟海水中的摩擦系数更低更稳定,磨损轮廓更深,说明腐蚀与磨损之间存在"正"交互作用;TC4合金在纯水介质中的微动磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损,而在模拟海水中的微动磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损。     

模拟海水环境中电化学状态对TC4钛合金腐蚀磨损行为的影响（英文）

采用摩擦失重法、电化学测试以及扫描电子显微镜等技术研究TC4钛合金在模拟海水环境中的腐蚀和腐蚀磨损行为,分析电化学状态对TC4钛合金钝化行为、钝化膜失效机制及腐蚀磨损协同作用的影响。结果表明,摩擦过程中TC4钛合金的开路电位明显负移,而且该合金的腐蚀电流密度相比静态腐蚀时提高了3个数量级。合金的腐蚀磨损失重随着电位的升高明显增大,磨蚀与磨损之间存在明显的协同作用,高电位时的腐蚀速度较大但是摩擦因数较低。电位在OCP和0.9 V之间变化时,纯机械磨损量在总腐蚀磨损量中的比重随着电位的升高逐渐降低,而磨损对腐蚀的促进量和腐蚀对磨损的促进量在总腐蚀磨损量中的比重在高电位时尤其显著。     

TC4合金微动腐蚀行为的研究

研究TC4合金在氯化钠溶液中的微动磨损行为,分析不同摩擦副材料下载荷与磨损形貌、摩擦系数和磨损量的关系。结果表明,微动磨损机制是粘着磨损-疲劳脱层-磨粒磨损和腐蚀磨损;腐蚀介质下摩擦系数曲线比干空气的低且平稳;Al_2O_3/TC4摩擦系数曲线波动较大,载荷较大时由微动转为往复滑动。Si_3N_4/TC4磨损量和磨损率均比GCr15/TC4的大,GCr15/TC4耐磨性优于Si_3N_4/TC4,GCr15球作摩擦副材料时磨损性能最好。TC4在氯化钠溶液中的失重是由机械磨损、腐蚀和磨损的交互作用造成的。     

海水腐蚀对几种金属材料耐磨性能的影响

研究TC4钛合金、Hastelloy C-276合金、Inconel 625合金和Monel K500合金与316不锈钢对磨时在纯水和模拟海水下的摩擦磨损行为,评价海水腐蚀环境对几种耐海水腐蚀材料耐磨性的影响以及316不锈钢与几种金属配副的磨损行为。结果表明,四对摩擦配副在纯水润滑条件下的摩擦系数明显大于其在海水润滑条件下的摩擦系数,海水具有较好的润滑作用。在腐蚀磨损过程中,腐蚀磨损交互作用量占总腐蚀磨损量的比例ΔV/V为45%~86%,表明在海水环境下腐蚀与磨损的交互作用不可忽视。与不同金属对磨时,316不锈钢对偶材料的磨损量表现出不同的趋势,这可能与摩擦过程中存在的电偶腐蚀有关。     

Hastelloy C276合金在模拟海水环境中的腐蚀磨损协同作用（英文）

利用带有电化学测试体系的销-盘腐蚀磨损试验机系统研究Hastelloy C276合金在模拟海水中与Al2O3陶瓷对磨时的腐蚀和腐蚀磨损行为。结果表明,摩擦作用不仅使Hastelloy C276合金的开路电位大幅下降,而且将合金的腐蚀电流密度提高了3个数量级。Hastelloy C276合金的磨蚀与磨损之间存在明显的协同作用,磨损促进了腐蚀,反过来腐蚀也加速了磨损,在本实验摩擦条件下纯机械磨损在金属总磨损量中的占比均超过70%,这说明机械磨损作用是合金腐蚀磨损失效的主导因素。虽然摩擦使得Hastelloy C276合金的腐蚀速度得到极大提高,但是磨损对腐蚀的促进量在金属总磨损量中的占比并不大,而腐蚀对磨损的促进量在总磨损量中的占比较高,在14.6%~20.5%范围内变化。     

AISI 316不锈钢和Ti6Al4V合金在海水环境中的腐蚀与腐蚀磨损行为(英文)

采用立式万能销盘腐蚀磨损试验机研究AISI 316不锈钢和Ti6Al4V合金在海水中与Al2O3陶瓷对磨时的腐蚀与腐蚀磨损行为,重点讨论腐蚀磨损之间的交互作用。结果表明,摩擦作用使得Ti6Al4V合金和316不锈钢的开路电位大幅下降,腐蚀磨损过程中的电流密度远高于静态腐蚀时的电流密度,摩擦明显促进了合金的腐蚀。两种合金在海水中的磨损量远大于在纯水中的磨损量,腐蚀促进了磨损,并且Ti6Al4V合金的耐磨性优于316不锈钢的耐磨性,腐蚀磨损之间的交互作用是材料损失的一个重要因素。本实验所用的摩擦装置为单向滑动的面面接触方式,这使得摩擦对腐蚀的促进作用在总磨损量中所占的比例很小。     

外加电位对Monel400合金海水环境腐蚀磨损性能的影响

目的研究不同恒电位对Monel400合金海水环境腐蚀磨损性能的影响。方法将试样加工成圆柱试样,通过设计的特殊夹具夹紧试样,利用摩擦试验机和电化学工作站做不同恒电位下的磨蚀实验,通过开路电位极化曲线的变化评价合金的电化学性能,通过磨损量的变化评价合金的摩擦性能。通过扫描电镜揭示磨损机理,探讨交互作用机制。结果摩擦过程中的开路电位比静态腐蚀时的低。随着外加电位的增加,腐蚀电流密度增加,摩擦系数降低,总的体积损失量增加。腐蚀磨损存在明显的交互作用。结论摩擦能够破坏合金表面的钝化膜,导致具有更高电化学活性的新表面暴露于溶液中,因此促进了表面腐蚀。而腐蚀产生的腐蚀产物层比较粗糙和疏松,其剪切强度比基底合金低得多,因此当氧化铝块摩擦过合金表面时,很容易去除腐蚀产物层,进而促进了材料损失。腐蚀磨损条件下材料的损失量明显比纯磨损条件下的高。     

TC6钛合金渗碳层在不同介质环境中的腐蚀磨损性能

基于感应加热双脉冲气体渗碳技术对 TC6 合金进行表面强化,利用 XRD 和金相显微镜研究了渗碳层的微观结构;采用自制腐蚀磨损试验机研究了渗碳件在 0. 1%HF 溶液、0. 9%NaCl 溶液和 SBF 溶液中的腐蚀磨损性能,利用电化学工作站测试了其在腐蚀和腐蚀磨损交互作用下开路电位和极化曲线的变化,并利用白光干涉仪对磨痕形貌进行表征与分析。 结果表明: 经 910 ℃渗碳后 TC6 合金形成富 TiC 强化层,硬度达 850 HV_0.25 ,在 3 种不同介质中均表现出较小的摩擦因数和磨损率。 摩擦状态下渗碳样在 SBF 溶液中腐蚀电流密度最小(9. 64×10^-6A/ cm²),表现出良好的耐生物腐蚀特性,而在 0. 1% HF 溶液中腐蚀电流密度最大(1. 34×10^-4A/ cm²);在 3 种不同介质环境中原样均以粘着磨损为主,而渗碳后的 TC6 合金主要表现为磨粒磨损,腐蚀对磨损的促进作用是造成 TC6 合金损耗的主要因素。     

(CrNbTiMoZr)C薄膜在人工海水环境中的摩擦腐蚀性能*

高熵合金碳化物(HEAC)薄膜具有高硬度、耐磨性和耐腐蚀性良好等特性,在摩擦腐蚀环境下的材料防护领域具有广阔的应用前景,但关于 HEAC 薄膜的摩擦腐蚀行为以及腐蚀磨损之间交互作用的研究较少。为促进 HEAC 薄膜在海水环境下的应用,利用反应直流磁控溅射技术制备(CrNbTiMoZr)C 薄膜,并对其微观结构和力学性能进行表征,对薄膜在人工海水环境中不同载荷(1 N、2 N、4 N)条件下的摩擦腐蚀行为进行研究。研究结果表明,(CrNbTiMoZr)C 薄膜在人工海水中表现出良好的耐腐蚀和耐磨损性能,即使在较高载荷(4 N)条件下,薄膜总腐蚀磨损率(T=0.158 7 mm³ ·d^-1 )也仅为相同测试条件下 304L SS 的 1 / 3。交互作用分析表明,薄膜的腐蚀加速磨损速率所占总腐蚀磨损率(T)的比值最大(约 80 %), 腐蚀磨损过程中腐蚀对于磨损的促进作用更为明显。为促进(CrNbTiMoZr)C 薄膜在海水环境下材料防护领域中的应用及摩擦腐蚀交互作用分析提供了理论与数据支持。     

AISI316不锈钢腐蚀磨损交互作用的研究

采用电化学方法、微观形貌观察以及失重法分析研究了AISI 316不锈钢和Al2O3陶瓷摩擦副在模拟海水中的腐蚀磨损行为,探讨了摩擦对不锈钢腐蚀行为的影响以及腐蚀磨损交互作用。结果表明,在本实验条件下摩擦作用显著增加了AISI 316不锈钢的腐蚀倾向,其腐蚀率显著增加。纯磨损量占总腐蚀磨损量的76%~88%,材料的损失主要是由摩擦作用所引起,腐蚀磨损交互作用量占总腐蚀磨损量的12%~24%,腐蚀磨损交互作用是影响材料耐磨蚀性能的重要因素。     

Ti-6Al-4V和Monel K500合金在海水环境中与316不锈钢对磨时的腐蚀磨损性能(英文)

研究Ti-6Al-4V和Monel K500合金在海水和纯水环境下的腐蚀磨损性能,对偶材料为316不锈钢,实验装置为环-块摩擦磨损试验机。研究结果表明,Ti-6Al-4V和Monel K500合金在海水中的摩擦因数明显小于在纯水中的摩擦因数,在海水中的磨损量明显大于纯水中的磨损量,这主要是由于摩擦作用破坏了金属表面的钝化膜,增加了摩蚀速度。磨损和腐蚀产生交互作用,交互作用量随着腐蚀速度的加快而增加。当和Monel K500配副时,316不锈钢的磨损严重,而和Ti-6Al-4V配副时磨损相对较小。     

Contradictory effect of chromate inhibitor on corrosive wear of aluminium alloy

The corrosive wear of D16T aluminium alloy in artificial acid rain was studied. A special tribometer with the linear reciprocating ball-on-flat geometry was used. The setup allows to measure simultaneously an open circuit potential, to carry out potentiostatic and potentiodynamic polarization studies of the alloy corrosion and to record the friction coefficient. It was established that the addition of strontium chromate inhibitor to the working environment decreases an electrochemical corrosion of the aluminium alloy under wear conditions, but in general accelerates its destruction due to insufficient wear resistance of a formed surface film.     

对磨材料对TC11合金高温磨损行为的影响

采用高温磨损试验机对TC11合金在400、500、600℃进行磨损试验,研究对磨材料GCr15和M2钢对TC11合金的磨损行为的影响。结果表明,TC11合金无论与GCr15还是M2钢对磨,磨损率均随温度的升高而降低,TC11合金表现出优异的高温耐磨性。在大多数情况下,TC11合金磨损率随载荷增加均处于较低值且波动较小,但在400℃、超过200 N(与GCr15钢对磨)时和在400、500℃,大于200 N(与M2钢对磨)时磨损率显著增加。与M2钢对磨比与GCr15钢对磨使TC11合金磨损率升高。TC11合金的高耐磨性归因于摩擦氧化物层的保护作用。硬的对磨材料(M2钢)比软的对磨材料(GCr15钢)易于破坏TC11合金表面摩擦氧化物层而损害其保护作用。     

海水环境中金属材料腐蚀磨损及耐磨防腐一体化技术的研究进展

随着"建设海洋强国"战略的实施,发展海洋装备、建设海洋工程成为推进和实施国家海洋战略的重要内容。鉴于海洋装备长期服役于海洋环境,因此海洋工程材料的腐蚀损伤是不可回避的关键问题,尤其是海洋装备中的运转部件,如海水泵、阀、海水液压传动系统、水下作业机器手、深海勘探和开采装备等面临腐蚀与磨损的耦合损伤。基于此,针对典型金属材料在海水环境中的腐蚀磨损失效行为及机理,综述了服役工况、腐蚀介质、电化学及材料因素对典型金属材料(如不锈钢、钛合金、铝合金、镍合金)在海水环境中腐蚀磨损性能的影响,综合分析了服役工况、腐蚀介质浓度、p H值、外加电位与材料性能之间的关系,阐明了金属材料腐蚀磨损过程中腐蚀、磨损及其交互作用。在此基础上,对比了一系列耐磨与防腐一体化涂层技术,如PVD涂层、热喷涂涂层、电镀涂层及聚合物粘结涂层的腐蚀磨损性能及典型应用,分析了耐磨与防腐一体化防护材料对腐蚀磨损性能的优化机理,以期为解决金属材料的腐蚀磨损问题提供有益借鉴。     

钛合金在海水中的微动磨损特性

采用SRV磨损实验机对TC11钛合金在海水环境下的微动磨损特性进行了研究，分析了载荷大小、振幅以及润滑介质等对摩擦系数和磨损量的影响。结果表明，钛合金的摩擦系数随着振幅的增加而越来越稳定，磨损量则随着载荷或振幅的增加而增加：当振幅较小时，微动磨损机制主要为疲劳脱层伴随着磨粒磨损；当振幅较大时，磨损机制则为磨粒磨损：与水介质相比，海水中的摩擦系数明显降低，最低可降到50％，但在海水中的磨损量却总是小于在水中的磨损量，腐蚀磨损呈“负交互”规律。     

Cu和Ag添加对TC4合金耐人工海水腐蚀性的影响

为进一步改善TC4合金性能,尤其耐海水腐蚀性,采用自耗电极真空电弧熔炼(VAR)法在TC4合金基体中加入Cu和Ag,制备分别含1%、2%Cu(质量分数,下同)的TC4-Cu和含1%Ag的TC4-Ag合金。利用电化学方法研究了不同合金在人工海水中的腐蚀行为与特征。结果表明,添加Cu和Ag后,TC4合金在人工海水中的腐蚀电位升高,腐蚀电流减小,可以有效提高TC4合金的耐腐蚀性能。     

Wear Behavior and Mechanism of H13 Steel in Different Environmental Media

Sliding wear tests were performed for H13 steel in atmosphere, distilled water, 3.5% NaCl, and 5% NaOH water solutions under various loads on a pin-on-disk wear tester. The results showed that for different environmental media, the wear rate of H13 steel in atmosphere was the maximum and that in 3.5% NaCl solution was the minimum. The maximum wear rate in atmosphere was caused by a larger quantity of heat produced in the friction process. In this case, the adhesive wear prevailed. In three wet environments, the mild wear prevailed due to the good lubrication and cooling capacity of media as well as corrosion product film on worn surface. In distilled water, the wear mechanism was a typical fatigue wear. On the other hand, in 3.5% NaCl and 5% NaOH solutions, corrosive wear prevailed. The minimum wear rate in 3.5% NaCl solution was attributed to the protective function of corrosion product film. On the contrary, noncompact corrosion product film in 5% NaOH solution resulted in higher wear rate.