摩擦条件对超音速火焰喷涂WC-17Co涂层摩擦磨损性能的影响

采用球/盘试验机研究不同摩擦条件下超音速火焰喷涂WC-17Co涂层的摩擦磨损性能,结合氧化膜截面和磨痕表面的SEM观测,磨痕表面物相的XRD分析,探索摩擦条件对WC-Co涂层摩擦学行为和磨损机制的影响。结果表明:在本文试验条件下,温度和载荷是影响WC-17Co涂层摩擦学行为的主要因素。室温~550℃范围,温度升高促进磨痕表面氧化物的形成,使WC-Co涂层的摩擦系数明显降低并且磨损率增加缓慢;650℃时剧烈氧化导致涂层磨损失效。室温~450℃范围,载荷增加促进摩擦过程中氧化物的形成,有利于改善WC-Co涂层的摩擦磨损性能;550℃和650℃时,载荷增加会加速去除氧化物且造成涂层表面机械损伤,从而加剧WC-Co涂层的磨损。     

NM400/NM500级矿山机械用钢的高温磨损性能及机理

将直径为5 mm的混合烧结Al₂O₃陶瓷球安装在高温滑动摩擦试验机夹持工具上与耐磨钢组成摩擦副, 研究了耐磨钢与氧化铝陶瓷球在200~300 N、100~400 r·min-1不同载荷下的滑动摩擦行为.结合X射线衍射分析技术和扫描电镜等分析手段研究了NM400和NM500两种耐磨钢在室温~300℃下摩擦界面处材料的氧化物形成、磨损表面形貌和显微组织等行为.随温度升高, NM400和NM500的摩擦系数仍然处于0.27~0.40的范围内, 但两者的平均摩擦系数分别从0.337、0.323逐步降低至了0.296和0.288.在300℃时, 氧化物的产生是摩擦系数略有下降的主要原因.随着温度的升高, 摩擦行为首先以磨粒磨损为主, 随后逐渐发生氧化物的压入-剥离-氧化现象, 使磨损速率略有降低.通过高温摩擦磨损行为与微量氧化模型的分析发现, NM400和NM500钢在室温至300℃的磨损机制是磨粒磨损、挤压变形磨损以及微量氧化物磨损的共同作用.NM500钢表现出更加良好的耐磨性能主要原因是其硬度强度高于NM400钢.在高强微合金马氏体耐磨钢中添加少量合金元素, 使其在高温摩擦过程中产生一定量稳定附着的氧化物, 在一定程度上能够起到降低磨损率的作用.      

不同环境温度下典型身管用钢磨损性能研究

通过摩擦磨损、高温硬度及相应的分析试验研究了典型身管用钢32Cr2MoVA、30SiMn2MoVA在室温、200、400以及600℃下的摩擦磨损行为与规律.结果表明:两种材料的摩擦系数在各个温度区间内的区别不大,主要受摩擦氧化物产生与否影响.32Cr2MoVA的磨损率随着温度的提高先降低再提高之后又下降,30SiMn2MoVA的磨损率随着温度的上升而先降低,然后逐渐升高,600℃达到最高.温度、身管钢在高温下的硬度和磨盘材料与滑动销的高温硬度差(H_d-H_p)共同影响磨损表面氧化物层的最终形态.室温至200℃时,身管钢磨损行为主要受表面氧化物层的影响.室温下两种身管钢磨损机理均为黏着磨损及磨粒磨损,200℃时均为氧化轻微磨损.环境温度达到400℃以上时,身管钢以及磨盘材料的基体硬度开始影响磨损行为.400℃时两种身管钢磨损机理均为氧化严重磨损.600℃时,32Cr2MoVA的H_d-H_p减小,磨损表面出现了厚度很大、致密的氧化物层,磨损机理为氧化轻微磨损;而30SiMn2MoVA的H_d-H_p显著增大,试样发生了明显的塑性挤出,为塑性挤出磨损.      

TC11合金的高温磨损行为和耐磨性

采用高温磨损试验机对TC11合金进行了400~600℃高温干滑动磨损试验,研究了TC11合金的高温磨损行为和耐磨性;并通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析仪(EDS)对磨面和亚表层的物相、形貌和成分进行分析,并探讨了磨损机制。在400℃下随着载荷增加磨损率略有增加,超过200 N时磨损率出现快速提高;当温度进一步提高至500~600℃时,磨损率降到最低,且不随载荷增加而变化。分析表明,在400℃时,磨面上出现塑性变形和撕裂的痕迹以及沿滑动方向的犁沟,同时出现致密的黑色光滑区和剥落区,磨损机制为黏着磨损、磨粒磨损和氧化轻微磨损。而在500~600℃,磨损表面均为致密的黑色光滑区和剥落区,且600℃时的剥落区小于500℃时的,磨损机制为氧化轻微磨损。亚表层分析表明,在高温下磨损表面均形成一层摩擦氧化物层,在400℃时摩擦氧化物层厚度为5~8μm,而在500~600℃,摩擦氧化物层增加到10~15μm,且摩擦氧化物层的致密度随温度增加而提高。摩擦层显示出高的硬度,可达到HV1000以上,而且随着温度增加,显微硬度显著增加。     

Cu-19Ni-17Fe-19Cr合金的高温氧化行为

研究了Cu-19Ni-17Fe-19Cr合金在800,850,900℃下纯氧环境中的高温氧化行为。利用增重法拟合合金在不同温度下的氧化动力学曲线,通过XRD,SEM及EDS对氧化膜成分及形貌进行分析,探讨了合金的氧化机制。结果表明:合金的氧化动力学曲线在800℃时遵循抛物线规律,850,900℃时符合立方抛物线规律,氧化过程中合金表面生成复合氧化膜,氧化膜由各组元的混合氧化物组成,最外层为CuO,次外层以Cr2O3为主,随着氧化温度的升高,CuO膜层会横向生长覆盖Cr2O3膜层,综合分析表明合金在850℃下具有良好的高温抗氧化性。     

高温合金GH4065A的恒温静态氧化行为

研究了新型镍基高温合金GH4065A在650～750℃的静态氧化行为,基于对氧化动力学与氧化产物的分析,探讨了合金的氧化机制.结果表明:采用平均氧化增重速率指标评定GH4065A合金在650～750℃温度范围内均为完全抗氧化级别,试验条件下合金的抗氧化能力与典型涡轮盘材料FGH96、GH4720Li合金相当;合金的氧化产物主要为内层富铝的氧化物颗粒、外侧富铬的氧化物膜及表面金红石型TiO2颗粒,TiO2颗粒在氧化温度超过700℃后开始生成;合金的氧化动力学遵循抛物线型规律,受钛离子与铬离子穿过氧化膜的扩散过程共同控制.     

蛇纹石超细粉体作润滑油添加剂的摩擦学性能

考察平均粒径为1.0μm的表面修饰蛇纹石超细粉体作为50CC润滑油添加剂对钢/钢摩擦副的润滑性能,研究超细粉体添加量(质量分数)对摩擦学性能的影响.通过对磨损表面的形貌、元素及微观力学性能分析,探讨蛇纹石超细粉体作为添加剂的抗磨、减摩机制.结果表明,蛇纹行超细粉体可显著改善50CC润滑油的润滑性能,降低钢/钢摩擦副的磨损,其最佳添加量为1.5%.蛇纹石超细粉体的减摩润滑机制在于:1)在铁基摩擦表面形成高硬度、低弹性模量的氧化膜,有效降低接触应力和磨粒磨损;2)释放出Al2O3杂质颗粒嵌入摩擦表面并形成微坑和孔洞,起硬质点颗粒增强与微孔储油的双重抗磨、减摩作用;3)摩擦过程中粉体粒径得到细化,形成具有减摩润滑作用的纳米级蛇纹石"第三体"颗粒.     

SOFC金属连接体材料的高温氧化和导电性能

以固体氧化物燃料电池(SOFC)金属连接体为研究对象,分析了SUS 430铁素体不锈钢和Haynes 230合金在阴极气氛(空气)中模拟SOFC的高温氧化行为.利用薄膜X射线衍射技术研究了合金氧化物的相组成及演化过程,通过扫描电镜观察分析了合金氧化物表面的微观形貌和厚度.结果表明,两种合金的表面均形成了多层氧化物,它们依次为基体/Cr2O3/MnCr2O4尖晶石相.两种氧化物相分别形成于不同的氧化动力学阶段.氧化动力学外推和氧化物面比电阻估算结果表明,两种合金的高温氧化和导电性能均可满足作为SOFC金属连接体的使用要求.     

摩擦试验条件对凹凸棒石黏土润滑油添加剂摩擦学性能的影响

采用往复滑动磨损试验机评价凹凸棒石黏土天然矿物材料作为润滑油添加剂的摩擦学性能,利用4因素3水平正交试验方法系统研究摩擦过程中载荷、往复频率、滑动时间和凹凸棒石黏土含量对其作为添加剂的抗磨、减摩性能的影响。摩擦过程中,通过原位测量摩擦表面接触电阻的变化,监测凹凸棒石黏土形成摩擦反应膜的动态形成过程。摩擦学试验结束后,利用扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)分析磨损表面的形貌与元素组成,探讨凹凸棒石黏土添加剂的减摩润滑机理。结果表明,表面修饰棒状凹凸棒石黏土天然矿物材料作为润滑油添加剂具有优良的摩擦学性能,含凹凸棒石粉体润滑油作用下的摩擦表面形成了一层富含Si、Mg、Al、O等元素的不导电摩擦反应膜,并分布大量纳米尺度的硅酸盐颗粒物,从而显著降低摩擦,减少磨损。摩擦过程中载荷、往复频率、摩擦时间和凹凸棒石添加量4个因素对凹凸棒石添加剂减摩和抗磨性能影响的主次顺序均为:载荷添加量往复频率时间。     

Ni-Cr-Mo-W合金在900℃下的高温氧化行为研究

采用真空粉末冶金烧结法制备Ni-Cr-Mo-W高温合金,研究了Ni-Cr-Mo-W合金的表面氧化行为及氧化膜的组织形貌和物相组成。研究结果表明,Ni-Cr-Mo-W合金在900℃下氧化100h时,属于完全抗氧化级,表面氧化物层的主晶相为Cr2O3和具有尖晶石结构的NiCr2O4;添加一定量的难熔元素W,可提高Ni-Cr-Mo-W合金的抗高温氧化性。     

高速高温下发动机纳米铜润滑材料的摩擦学行为

针对发动机在高速、高温等苛刻条件下,零部件表面因磨损而导致装备失效的难题,对纳米铜润滑材料的摩擦学行为进行研究,采用摩擦磨损试验机测试该材料在高速和不同温度条件下的摩擦学性能,并用扫描电镜分析纳米铜润滑材料的修复性能.结果表明:自制纳米铜润滑材料在高温高速条件下具有良好的抗磨减摩性能,在试验温度140℃时,能够使50CC润滑油的摩擦因数降低20.5%,磨斑直径降低24.6%,摩擦表面温度降低26.6%,同时表现出良好的修复性能.模拟发动机台架考核试验表明,高速运行下,在15W/40CD润滑油中添加纳米铜润滑材料能使发动机的摩擦功降低2.4%,发动机功率提高3.6%.     

新型低Cr镍基合金GH3535高温氧化行为

采用静态增重法,研究了GH3535合金在700~980℃温度范围内空气中的恒温氧化行为。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电子探针(EPMA)分析了GH3535合金高温氧化膜表面与截面形貌、表面氧化膜的相组成以及氧化层中元素分布情况。结果表明GH3535合金在700℃氧化后表面氧化膜无明显剥落,氧化动力学曲线遵循立方规律,氧化膜厚度4μm左右。870和980℃时氧化物出现剥落,870℃下无内氧化现象发生。GH3535合金在3个温度下的氧化速率分别为0.064,0.073和0.200 g·(m2·h)-1,根据氧化等级评定,700和870℃时属于完全抗氧化等级;而980℃时GH3535合金转变为抗氧化等级。GH3535合金700℃时氧化膜主要组成是外层Ni O和Ni Fe2O4等复合氧化物,中间层是Cr2O3,Ni Cr2O4,Mo O2和Ni Mn2O4等氧化物;870℃氧化膜分层同700℃一致,但外层Ni O含量降低,内层Cr2O3厚度增加;980℃时外层Ni O已剥落掉,露出内部Cr2O3等氧化层,并出现了Al2O3内氧化层。     

Cu30Ni10Cr8Al2Zr合金的组织结构与高温氧化行为

利用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法研究了Cu30Ni10Cr8Al2Zr合金的组织结构及其在700,800和850℃空气中的高温氧化行为。结果表明:合金的铸态组织较粗大,合金的相结构主要由α-Cu固溶体相和β富Cr相组成,在晶界上存在Zr的偏聚。950℃均匀化退火2 h后晶粒得到细化。当氧化试验温度为700℃时,合金表面生成了主要由Cu,Ni组成的不完全氧化物膜,并且有少量"棉絮状"复合氧化物析出;该温度下合金的氧化动力学符合抛物线规律。当氧化试验温度为800,850℃时,合金表面形成了连续、致密的Al2O3保护膜,在氧化膜和合金基体之间形成了一层富Cr的内氧化层;氧化层与基体之间结合紧密,氧化层厚度随试验温度的升高而增大,在800,850℃温度下合金的氧化动力学符合立方抛物线规律。综合分析表明合金在800和850℃下均具有良好的高温抗氧化性。     

7075铝合金板材热冲压成形中的高温摩擦

采用自制的板带高温摩擦试验机模拟实际固溶–冲压–淬火一体化热成形工艺下7075铝合金的高温摩擦过程,分别对上下摩擦头进行冷却和加热以模拟实际热冲压过程对模具和压边圈的冷却和加热,分析了下模加热温度、法向载荷和滑动速度对7075铝合金摩擦行为及磨损机理的影响。结果表明:铝合金摩擦系数随着下模加热温度的升高而增大,磨损机制由300 ℃时的黏着磨损转变为500 ℃时的黏着磨损、氧化磨损和磨粒磨损;施加法向载荷越大,摩擦系数越大,不同载荷下磨损机制均为黏着磨损及轻微的磨粒磨损,且随着载荷增大,黏着磨损程度有所加深;高滑动速度导致了磨损表面局部氧化物的生成,使摩擦系数随着滑动速度增大而减小,滑动速度为30 mm·s?1时,磨损机制主要是氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损。      

Al-Zn-Mg合金高温摩擦磨损行为研究

采用高温摩擦磨损试验机,在25～500℃的试验温度和1～5 N法向载荷下对Al-Zn-Mg合金进行球盘摩擦试验,分析不同试验温度和法向载荷下Al-Zn-Mg合金摩擦系数变化、磨损表面及亚表层的形貌特征和成分特征,研究了试验温度和法向载荷对Al-Zn-Mg合金摩擦行为的影响.结果表明:载荷为5 N时,在25～500℃温度...     

Inconel600合金高温微动磨损特性

采用SRV-Ⅳ高精度微动磨损试验机研究核电材料Inconel600合金的高温微动磨损行为和机制.温度升高有利于黏着区的形成,抑制微滑区的产生,促使摩擦系数和磨损量逐渐减小.摩擦氧化主要发生在环状滑动区,中心黏着区相对很少.高温下氧元素分布较室温下的更加聚集.中心黏着区表面氧含量较低,表层大量存在Ni、Cr和Fe的单质.磨痕表面氧化物由NiO、Cr₂O₃和Fe₃O₄组成.室温和高温条件下磨痕表面中心黏着区和环状滑动区交界处产生了微裂纹,高温下裂纹萌生在微滑区,与室温下相比,高温下裂纹萌生的数量更少,长度更短.      

表面修饰的纳米La_2O_3在CC级柴机油中的摩擦学性能研究

研究了纳米La2O3和邻苯二胺修饰过的纳米La2O3添加剂在CC级柴机油中的摩擦学性能。以XRD和元素分析对修饰前后的纳米颗粒进行结构表征,用四球极压抗磨损试验机考察纳米添加剂的抗磨减摩性能,并与空白CD级柴机油作对比。结果表明,纳米La2O3和表面修饰纳米La2O3均能提高CC级柴机油的极压性能,并能优化其抗磨减摩效果。根据SEM和EDS对磨损表面的分析,可以推断纳米颗粒在摩擦过程中可能会与摩擦副反应生成合金,以此提高摩擦表面的抗磨减摩性能。     

铈含量对NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf共晶合金氧化性能的影响

研究了不同稀土元素Ce含量对NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf合金在1100℃空气中的氧化行为的影响.结果表明:适量稀土元素Ce的添加显著地提高了基体合金的抗高温氧化性能,而过量添加稀土元素则会恶化基体合金的高温氧化性能.X射线结构与SEM分析表明:基体合金表而氧化膜主要由α-Al2O3构成,并含有少量的Cr2O3和HfO2,而当稀土元素添加量达到0.5%(质量分数),氧化膜中出现富稀土Ce的氧化物.采用EDAX分析研究了合金表面氧化产物的微观组织及成分,并从合金相组成探讨了稀土元素Ce提高基体NiAl-28Cr-5.5Mo-0.5Hf合金的抗高温氧化性能的机制.     

NiCrWRE合金粉末喷熔层和SAE52100球-盘摩擦副摩擦性能研究

在45#钢表面制备了NiCrWRE合金粉末喷熔层,利用球-盘摩擦试验,进行了NiCrWRE合金粉末喷熔层与SAE52100钢球的干摩擦磨损试验研究.结果表明:NiCrWRE合金喷熔层具有良好的耐磨性和较低的摩擦系数,在低速轻载条件下,镍基合金喷熔层的磨损机理为微观切削;高速重载时,表现为粘着磨损和磨料磨损,喷熔层表面形成了致密的氧化物膜,有效地降低了磨损率.     

位移幅值对Inconel600合金微动磨损性能和机制的影响

采用高精度微动磨损试验机SRV Ⅳ研究蒸汽发生器传热管材料Inconel600合金在不同位移幅值下的微动磨损行为,分析了位移幅值对摩擦因数和磨损体积的影响.采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察磨损表面和截面的形貌,并用透射电子显微镜对摩擦学转变组织进行观察.结果表明:随位移幅值的增加,摩擦因数和磨损体积逐渐增大,材料的微动行为先后经历以黏着为主的部分滑移区以及滑动为主的完全滑移区;磨损机制也由黏着磨损逐步转变为氧化磨损和剥层磨损的共同作用;微裂纹出现在黏着区域和滑动区域的交界处以及滑动区域内;黏着区氧分布密度和磨痕外基体的相一致,氧化主要发生滑动区域;磨痕亚表层的组织发生了严重的塑性变形,产生纳米化现象,摩擦学转变组织的晶粒尺寸约100 nm,远小于原始组织的15~30μm.