复合CrTiAlN涂层的摩擦磨损性能及其温度的影响

论文采用物理沉积技术在M2高速钢制备多元复合CrTiAlN涂层。采用发射扫描电子显微镜、能谱仪、激光共聚焦扫描显微镜和球-盘式高温摩擦磨损试验机等分析手段对涂层的摩擦学行为进行研究。研究结果表明,涂层的摩擦系数随环境温度升高呈上升趋势。室温下涂层的摩擦系数约0.24,摩擦系数随时间变化曲线平缓;200℃时,摩擦初期涂层的摩擦系数随时间变化波动剧烈,半小时后进入稳定摩擦阶段,摩擦系数在0.53左右。同时,CrTiAlN涂层的磨损率也随环境温度升高呈上升趋势。高温摩擦时,摩擦随时间变化曲线波动很大,对磨球的受磨损程度也随温度升高而逐渐上升。涂层的磨损机制主要是氧化磨损、粘着磨损和磨粒磨损的共同作用。     

镁合金微弧氧化涂层高温磨擦磨损性能（英文）

在硅酸盐和磷酸盐复合电解液体系下,通过微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备一层陶瓷涂层。利用XRD、SEM、激光共聚焦显微镜(LSCM)分别对涂层物相、涂层表面、截面和磨痕形貌进行观察分析。采用UMT-3高温摩擦磨损试验机研究涂层在150℃范围内的摩擦磨损性能。结果表明:涂层的平均摩擦系数随温度的变化先逐渐升高,当环境温度高于100℃时涂层平均摩擦系数开始降低。涂层磨损率远远低于镁合金基体磨损率并且涂层磨损率随温度的升高而降低,这说明微弧氧化涂层具有良好的耐磨损性能,尤其在高温条件下耐磨损性能更好。通过分析载荷为2 N作用时的磨痕微观形貌可知不同温度条件下涂层的磨损机理都主要为磨粒磨损。     

镁合金微弧氧化涂层高温磨擦磨损性能

在硅酸盐和磷酸盐复合电解液体系下,通过微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备一层陶瓷涂层。运用XRD、SEM、激光共聚焦显微镜(LSCM)分别对涂层物相、涂层表面、截面和磨痕形貌进行观察分析。采用UMT-3高温摩擦磨损试验机研究涂层在150℃范围内的摩擦磨损性能。结果表明：涂层的平均摩擦系数随温度的变化先逐渐升高,当环境温度高于100℃时涂层平均摩擦系数开始降低。涂层磨损率远远低于镁合金基体磨损率并且涂层磨损率随温度的升高而降低,这可以说明微弧氧化涂层具有良好的耐磨损性能尤其在高温条件下耐磨损性能更好。通过分析载荷为2N作用时的磨痕微观形貌可知不同温度条件下涂层的磨损机理都主要为磨粒磨损。     

超音速火焰喷涂TiB2-50Ni复合涂层的高温摩擦磨损性能

目的 研究环境温度对Ni质量分数为50%的TiB2-Ni复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法 选用“壳核型”Ni包覆TiB2复合粉末,通过超音速火焰喷涂（HVOF）在304不锈钢基材表面制备TiB2-50Ni金属陶瓷复合涂层。采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了粉末、涂层与摩擦磨损表面的显微结构和物相组成,并研究了TiB2-50Ni涂层和304不锈钢基材的高温摩擦磨损性能。结果 HVOF制备的复合涂层截面呈现明显的层片结构,涂层厚度、孔隙率、显微硬度、表面平均粗糙度及界面平均结合强度分别约300.8 μm、2.3%、766.1HV、2.3 μm及22.6 MPa。高温环境下,304不锈钢基材摩擦系数波动大,且随环境温度升高,其磨损率急剧增加,而TiB2-50Ni涂层的摩擦系数及磨损率波动较小。当环境温度达600 ℃时,涂层磨损率为(2.73±0.01)×10–5 mm3/(N?m),约为304不锈钢基材磨损率（(11.07±0.01)×10–5 mm3/(N?m)）的1/4。高温环境下,TiB2-50Ni涂层的磨损机理是磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。结论 HVOF所制备TiB2-50Ni复合涂层受摩擦环境温度影响较小,具有优异的耐高温摩擦磨损性能。     

IC-6高温合金及其防护性涂层的摩擦特性

采用电弧离子镀技术在IC－高温合金上沉积NiCrAlY涂层。研究了NiCrAlY涂层及IC－6高温合金在室温和600℃空气中无润滑状态下，以K17高温合金为摩擦副的摩擦特性。采用带有能谱的扫描电镜（SEM／EDX）分析IC－6高温合金和NiCrAlY涂层磨损表面的形貌和成分。实验结果表明，室温条件下摩擦时，一些碎屑从K17合金上脱落下来，在IC－6合金及NiCrAlY涂层表面上形成磨粒，随着摩擦时间延长，磨损表面元素发生氧化。试样在环境温度在600℃摩擦时，NiCrAlY涂层的表面比较快的形成氧化膜，减少金属－金属间的直接接触。环境温度升高后，摩擦表面温度也随之升高，氧化物的粘滞性增强，600℃时，合金和涂层摩擦系数都有不同程度的减小。     

TC4合金在不同温度下的摩擦磨损行为研究

采用Si C球作为对磨材料,研究了在不同温度下TC4合金的摩擦磨损性能及磨损表面的组织变化。结果表明:TC4合金的磨损率随温度的升高而降低;平均摩擦系数在200℃内变化不明显,但当温度增加至400℃时,平均摩擦系数明显增加,且在高温下,摩擦系数随时间的变化存在明显的波动;随温度升高,TC4合金的磨损机理从以犁削磨损为主逐渐向以黏着磨损和氧化磨损为主转变。     

热轧钢/热轧钢摩擦副干摩擦高温摩擦行为的研究

用多功能SRV试验机评价了热轧钢/热轧钢摩擦副在干摩擦条件下的高温减摩抗磨性能,并对高温磨损表面进行了分析.结果表明,在试验范围内热轧钢/热轧钢摩擦副的高温摩擦系数随时间的延长呈增长趋势,增长趋势的快慢与试验参数有关,高速时的高温摩擦系数明显低于低速时的高温摩擦系数;大量氧化铁磨屑的产生是造成热轧钢/热轧钢摩擦副高温摩擦系数上下波动的主要原因.试验速度对热轧钢/热轧钢摩擦副的高温磨损机理有很大的影响,在高速（0.32m/s）条件下,高温磨损机理主要是磨粒磨损;而在低速（0.10m/s）条件下,高温磨损机理主要是粘着磨损.     

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。     

基底材质对硅酸钠粘结 MoS2 润滑涂层摩擦学性能的影响

目的针对空间机械润滑处理的需求,研究硅酸钠粘结MoS2润滑涂层摩擦学性能。方法在几种不同材质基底的表面喷涂硅酸钠粘结MoS2润滑涂层,采用球盘摩擦磨损试验机研究其真空摩擦学性能和高温摩擦学性能,并利用红外光谱和扫描电镜对高温摩擦机理进行分析。结果几种基底表面润滑涂层的真空摩擦系数均低于0.1,且基底硬度越高,涂层的耐磨寿命越长,摩擦系数越低。在室温至300℃范围内,随温度的升高,涂层的摩擦系数先降低后升高,耐磨寿命先升高后降低。300℃时,涂层主要发生磨粒磨损。结论硅酸钠粘结MoS2润滑涂层能够用于经微弧氧化处理的铝合金基底表面,在200℃以下的大气环境和300℃氮气环境中的摩擦学性能优异。     

65Mn钢基体CrTiAlN微纳米复合膜的制备与抗高温磨损性能研究

采用多弧离子镀在活塞环65Mn钢基体表面制备CrTiAlN微纳米复合膜,研究了CrNx过渡缓冲层与工作负偏压对CrTiAlN微纳米复合膜性能的影响规律,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、划痕仪、纳米硬度仪和发动机台架试验装置,系统分析了薄膜相结构、表面形貌、纳米硬度和抗高温摩擦磨损性能。结果表明:当N2含量为45%时,CrNx薄膜中主要以CrN(220)相为主,此时复合膜结合强度相对较高;复合膜厚度随负偏压增大而减小,纳米硬度随负偏压增大而增大,当偏压为–200V时,CrTiAlN微纳米复合膜的晶粒较为细小。采用优化工艺沉积的CrTiAlN复合膜具有优异的抗高温粘着磨损性能,优于CrN膜和电镀Cr,最后对3种活塞环涂层的抗高温磨损机理进行了分析讨论。     

软/硬质摩擦偶件材料对Ni3Al基涂层宽温域内摩擦学行为的影响

目的 合理选用摩擦偶件材料,以减缓Ni3Al基涂层宽温域内的摩擦磨损.方法 分别以WC-Co和316L为摩擦偶件,研究25～800℃内其对Ni3Al基涂层润滑和磨损机理的影响.采用高温硬度仪测试摩擦偶件在不同温度时的硬度,采用附带能谱仪的扫描电子显微镜观察磨损表面、磨斑和磨屑的形貌并测试成分,采用拉曼散射仪测试磨损表面和磨斑的成分.结果 在25～800℃,随温度的升高,两种摩擦副的摩擦系数具有一致的变化规律.与WC-Co对摩时,涂层在各温度下均具有低磨损率,且随温度升高,磨损率呈下降趋势.在25～200℃,与316L对摩时,涂层主要表现为粘着磨损和磨粒磨损,而与WC-Co对摩时,涂层在高接触应力下发生塑性变形,抑制Ag润滑相析出和涂层剥落,使其较前者具有高摩擦系数和低磨损率.在400℃,与WC-Co对摩时,高接触应力下产生的摩擦热促使涂层发生轻微的氧化,形成NiO和NiCr2O4,使其减摩性能优于Ni3Al/316L摩擦副.在600～800℃,与316L对摩时,涂层由严重的粘着磨损转变为氧化磨损;而与WC-Co对摩时,涂层由氧化磨损和剥层磨损转变为氧化磨损.此外,800℃时,Ni3Al/316L摩擦副的摩擦磨损发生在光滑润滑膜与粗糙转移膜之间,而Ni3Al/WC-Co摩擦副发生在光滑的润滑膜与转移膜之间.结论 在25～800℃,涂层与316L和WC-Co对摩时均具有良好的减摩性能,且与WC-Co对摩时具有更优的耐磨性能.     

光发射谱对CrTiAlN涂层性能的影响

在不同光发射谱(OEM)条件下,采用闭合场非平衡磁控溅射技术(CFUBMSIP)在SDC99冷作模具钢表面沉积CrTiAlN涂层,采用X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪、原位纳米力学测试系统和销盘摩擦磨损试验机(POD)测试分析涂层的相结构、表面硬度以及耐磨损性能。结果表明:各条件下制备的CrTiAlN涂层均为FCC结构,且在(200)晶面择优取向;光发射谱值为65时,制备的CrTiAlN涂层具有较高的表面承载能力以及膜基结合力,纳米硬度和弹性模量分别为22.7 GPa和276.4 GPa;OEM65制备的CrTiAlN涂层较OEM70、OEM80制备的CrTiAlN涂层具有更低的摩擦因数和磨损率,表现出更佳的摩擦磨损性能。     

激光熔覆制备MoS2/Ni基自润滑复合涂层组织及磨损性能

通过在镍基合金中添加MoS2固体自润滑相,利用激光熔覆技术在20CrMo钢基材表面制备MoS2/Ni基复合涂层,获得与基体冶金结合且无气孔、裂纹等缺陷的熔覆层.使用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对激光熔覆层组织、成分进行表征,用MMG-10型高温高速摩擦磨损试验机对MoS2/Ni基涂层的摩擦性能进行测试.研究结果表明,在试验温度20～800 ℃范围内,复合自润滑涂层的摩擦系数比Ni基合金涂层显著降低,随MoS2含量增加,摩擦系数呈降低趋势;在MoS2同含量的复合材料中,其摩擦系数随试验温度升高呈先降后升的趋势,含8%MoS2复合自润滑涂层的摩擦系数,在600 ℃时达到最小值0.2.     

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。     

载荷和温度对Fe-Al/Cr3C2复合涂层摩擦磨损性能的影响

目的研究不同载荷、不同温度下Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的摩擦磨损特性,为不同工况条件下应用该涂层实施抗摩擦磨损治理提供理论依据。方法采用THT07-135高温摩擦磨损试验机对Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的摩擦磨损特性进行测试,载荷分别选用3、5、7 N,温度选择25、300、450、550、600℃,利用配有EDAX能谱仪的扫描电镜观察涂层磨痕表面形貌并进行元素分析,利用透射电镜对涂层的精细结构进行分析。结果同一温度下,涂层的摩擦因数随着载荷的增加而降低,磨损量随着载荷的增加而升高,载荷对磨损量的影响随温度的增加逐渐降低。载荷一定时,涂层的摩擦因数先增加后逐渐降低,450℃时涂层的摩擦因数最高;涂层的磨损量整体呈下降的趋势,450℃时涂层的磨损量最大。温度较低时,涂层磨损主要以脆性断裂的剥层磨损为主;温度升高至450℃,涂层磨损主要是脆性断裂、塑性变形以及少量粘着磨损;550℃以上时,涂层磨损主要是粘着磨损、塑性变形磨损。结论 Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层具有较好的抗高温摩擦磨损性能,氧化物的增加以及铁铝金属间化合物高温时,B3相与D03相之间的转变提高了涂层的抗高温摩擦磨损性能。     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 涂层的制备及摩擦性能研究

目的制备等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层,并研究该涂层的摩擦性能和磨损机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。用SEM和XRD等手段分析粉体和涂层的显微结构和物相组成,研究涂层从室温到800℃的摩擦磨损性能,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层在室温和高温下的磨损机理。结果 Al2O3颗粒表面均匀包覆着一层致密的NiCoCrAlY合金,包覆层厚度大约为3~5μm;等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层呈典型的层状结构,涂层各层间结合良好,涂层中孔隙率约为2.84%,主晶相为Ni Cr Al合金相和Al2O3相。涂层的摩擦系数随温度的升高逐渐降低,在室温下约为0.64,800℃时在0.4以下。高温下,金属氧化物的形成是摩擦系数降低的主要原因。涂层的磨损率随温度的升高先升高后降低。涂层在低温下为脆性断裂和磨粒磨损,高温下为氧化磨损、磨粒磨损、塑性变形和金属氧化物的转移。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层是一种性能优良的高温固体润滑耐磨涂层。     

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.     

不同温度下钒钛球铁干滑摩擦磨损特性的研究

采用销盘式高温摩擦磨损试验机,研究了钒钛球铁和普通球铁的磨损-温度特性,发现在严重磨损条件下,从室温到500℃磨损率随环境温度升高而降低,在200℃到300℃区间,磨损率的降低比较缓慢,超过500℃后,随温度升高磨损率增加。基于对磨损产物的分析,将钒钛球铁磨损随温度的变化分为粘着磨损、中温氧化磨损、高温氧化磨损和热融磨损四个过程。     

润滑条件下WC-CoCr涂层的磨损行为

研究了在润滑条件下,WC-CoCr涂层与SiC摩擦副对磨时的摩擦和磨损性能,分析了加载载荷和润滑条件(干摩擦、润滑脂、金刚石研磨膏)对WC-CoCr涂层摩擦系数和磨损量的影响规律,对涂层的磨损机理进行了探讨。实验结果表明:脂润滑时,WC-CoCr涂层与SiC摩擦副对磨时的摩擦系数和磨损率降为最小,其中摩擦系数基本在0.1左右波动;金刚石研磨膏润滑时,磨损率高达1.521 24×10-6 g/m,为干摩擦条件下的2.68倍,抗磨减摩效果不理想;干摩擦时,涂层表面存在硬挤压痕,主要磨损机制为微切削并伴随着塑性变形,而在金刚石研磨膏润滑条件下,三体磨粒磨损起主导作用。     

马氏体不锈钢不同剩余磁场条件下短时干摩擦的摩擦损伤行为研究

本文研究了马氏体不锈钢磨削加工产生的剩余磁场对其短时干摩擦过程中摩擦系数的影响.结果表明:剩余磁场对摩擦行为的影响与外加载荷有关,当外加载荷较低时,摩擦系数随剩余磁场强度的升高无明显变化;随外加载荷的升高,剩余磁场强度对摩擦系数的影响作用增大;当外加载荷较高时,摩擦系数随剩余磁场强度的升高而增大;在短时摩擦过程中,随着剩余磁场强度的升高,摩擦界面吸附磨损颗粒的能力增强,加速了摩擦界面的磨粒磨损,使摩擦系数升高.