钛合金微动磨损的研究进展

钛合金耐磨性能较差,对微动磨损十分敏感,使其应用和发展受到了一定的限制。为此,总结了钛合金微动磨损性能的影响因素,综述了钛合金抗微动损伤方法的研究进展。目前,关于钛合金微动磨损的研究主要存在两方面的局限性：(1)对于钛合金微动磨损的研究大多是在单一影响因素及稳定参数下进行的;(2)缺乏关于钛合金在特殊工况下微动磨损的研究。因此,未来对于钛合金微动磨损的研究应多结合工业应用中微动磨损的失效实例,加强多因素、变参数以及特殊工况下的微动磨损研究;在掌握微动磨损失效机理的基础上,根据钛合金的特性,探索新型表面处理技术,进一步改善钛合金微动磨损失效问题。     

0.3C-Cr-W渗氮轴承钢的微动摩擦磨损性能

利用SRV-4高温摩擦磨损试验机对0.3C-Cr-W高性能渗氮轴承钢进行了微动磨损试验,分别改变载荷和频率,研究了表面离子渗氮对摩擦磨损性能的影响.结果表明:试验钢表面渗氮后渗层厚度为238.45 μm,其中白亮的化合物层厚度为9μm,主要为γ'-Fe4N和VN两种相;渗氮后试样表面的白亮化合物层具有减小摩擦因数和提高耐磨性的作用;渗氮前后试验钢的磨损机制相同,前期以粘着磨损为主,以磨粒磨损为辅;磨损后期转变为以磨粒磨损为主,以粘着磨损为辅;渗氮前试验钢的磨损体积是渗氮后的3倍以上,表面离子渗氮后试验钢的抗微动磨损性能有明显的提高.     

处理方法对钛合金摩擦磨损性能影响的研究进展

钛合金具有高的比强度、抗疲劳强度和抗腐蚀性能,但其表面硬度及抗磨损性能较差,提高其抗磨损性能一直是研究的热点。对改善钛合金的抗磨损性能的研究主要分为表面处理和整体处理两种方法。表面处理主要通过在钛合金的表面形成具有特殊作用的涂层或加工硬化层以提高其表面抗磨损性能;整体处理主要通过加入或合成具有高硬度的陶瓷成分强化基体以改善材料整体的抗磨损性能。两种处理方法对钛合金的强化机制相似,但整体处理方法对钛合金在苛刻条件下的应用更具有工程实际意义。     

列车制动用Cu基粉末闸片材料摩擦磨损性能分析

列车的制动性能与闸片材料的摩擦磨损性能关系密切,在MM-1000Ⅱ型摩擦试验机上测试了自制的Cu基粉末列车闸片材料在不同制动速度下的摩擦磨损特性。结果表明:随着制动速度的增大,摩擦表面的微凸起遭到破坏,摩擦因数随之降低,磨损量增加;在材料接触表面产生大量的摩擦热,造成基体软化,减小了基体对材料中SiO_2等硬质颗粒的夹持能力。摩擦因数和稳定系数均随制动速度增加而降低;而摩擦温度和磨损量随制动速度增加而提高,尤其是在制动速度大于8 r/s时,摩擦表面温度上升,造成基体软化,硬质颗粒脱落,加速了材料的摩擦磨损。为列车制动用Cu基粉末闸片材料摩擦磨损性能的研究提供了理论基础。     

摩擦配副和摩擦参数对TC29钛合金摩擦磨损性能的影响

钛合金是航空航天、军工、生物等领域重要使用材料之一,但其摩擦磨损性能较差,限制了其在摩擦工况下的应用。对比测试了TC29钛合金在不同摩擦配副和摩擦参数下的摩擦磨损性能。研究结果表明:与GCr15钢对磨时,TC29钛合金的摩擦磨损程度明显高于其与TC29钛合金对磨时的摩擦磨损程度;与GCr15钢对磨时,TC29钛合金的主要磨损机制为磨粒磨损和剥层磨损,与TC29钛合金对磨时,其主要磨损机制为黏着磨损;载荷和对磨转速的增加均会加剧TC29钛合金的摩擦磨损,但具体摩擦磨损的程度受摩擦配副情况及相应的磨损机制的影响。     

温度对40Cr钢温挤压成形的摩擦--磨损性能影响

采用温挤压技术对40Cr钢进行成形试验，考察了不同温度下温挤压试样的摩擦-磨损行为.通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了40Cr钢磨损后表面形貌、化学元素分布和物相组成，讨论了40Cr钢温挤压的磨损机理.结果表明，在挤压温度为550℃时试样晶粒尺寸细小，残余奥氏体含量较高，硬度最高，其磨损性能为最佳；而当温度为650℃和750℃时，晶粒尺寸较粗大，残余奥氏体含量降低.在5N载荷作用下，挤压温度为550℃时，摩擦因数为0.7667；当挤压温度达到650℃，摩擦因数为0.8587，提高了12.01%，磨损性能降低；750℃时，摩擦因数为0.8764，相比550℃提高了14.31%，磨损性能进一步变差；在550、650和750℃时，磨损形式主要为磨粒磨损.      

表面机械研磨纳米化GCr15钢摩擦磨损性能研究

利用表面机械研磨处理（SMAT）技术对GCr15钢制备了纳米结构表层。通过X射线衍射及透射电镜分析了其组织结构,利用UMT—2M型摩擦磨损试验机测试了GCr15钢处理前后的摩擦磨损性能。分析结果表明,试验中处理时间为15 min是提高其摩擦磨损性能的最佳工艺条件。磨痕形貌的扫描电镜观察表明,随着磨损深度的增加,主导磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

BN/Cu复合材料摩擦磨损性能与磨损机制研究

通过直流辅助热压烧结制备了氮化硼（BN）颗粒添加量为0.4%~1.2%（质量分数）的BN/Cu复合材料,采用立式销盘摩擦磨损试验机对其进行耐磨性检测,使用扫描电子显微镜（SEM）表征材料磨损前后的表面形貌,同时分析了BN颗粒添加量对复合材料物理性能和摩擦磨损性能的影响。研究结果表明：直流辅助热压烧结制备的复合材料致密度均可达到 96% 以上,导电率可达 80%IACS以上。添加适量的 BN颗粒,可以极大提升复合材料的摩擦磨损性能。当 BN颗粒的添加量为 0.8%时,由于摩擦过程中有润滑膜产生,复合材料的摩擦系数最为稳定,且摩擦磨损性能较为优异,主要由磨粒磨损和轻微的黏着磨损共同作用。     

钨含量对铜基摩擦材料性能的影响

为了探究钨含量对制动用铜基摩擦材料性能的影响,采用热压烧结工艺制备了不同钨含量的铜基摩擦材料,对其物理性能、力学性能和摩擦磨损性能进行了测试。研究表明,铜基摩擦材料的密度随着钨含量的增加而增大,而剪切强度和硬度先增大后减小。钨提高了材料磨损表面微凸体接触的结点强度,从而提高了材料的摩擦因数。适量的钨可以有效地减少磨损表面剥离,有助于在磨损表面形成连续完整的摩擦膜,从而稳定摩擦因数,减小磨损质量。当钨含量过高时,在高温摩擦过程中会产生严重的犁沟或微裂纹,导致摩擦因数剧烈波动和磨损质量增大。钨的质量分数为3%时,铜基摩擦材料在不同温度和压力下具有较为稳定的摩擦因数和较小的磨损质量。     

激光表面固溶处理对β钛合金表面时效硬化性及耐磨性的影响

由于钛合金的硬度较低,耐磨性差,限制了其在某些领域的应用,因此通过对钛合金表面改性处理来提高其磨损性能的研究越来越被受到重视。目前,大部分改性技术都是在材料表面形成厚度约几微米的膜层,由于这种膜层较薄,在磨损的前期阶段就被损坏,因而在高接触压力的环境下这种方法不适用。日本研究人员用激光高温固溶处理的方法在β型钛合金表面形成硬化层,描述了表面硬化层的生成过程,并考察了硬化层的耐磨性。     

搅拌摩擦加工对汽车用钛合金性能的影响

研究了汽车用钛合金在搅拌摩擦加工不同工艺参数下的组织、力学性能和耐磨损性能。结果表明:经搅拌摩擦加工后的汽车用钛合金较搅拌摩擦加工前的显微组织晶粒更细小、均匀,抗拉强度、屈服强度增大,断后伸长率减小,力学性能和耐磨损性能均得到了提升。汽车用钛合金的工艺优选为搅拌摩擦加工后。     

干摩擦条件下SiC/MoSi_2与WC-Co对磨时的磨损特性研究

采用扫描电镜和能谱仪观察和测定了SiC/MoSi2复合材料与WC-Co对磨试样的磨损表面和磨屑的形貌及成分,研究了SiC/MoSi2复合材料与WC-Co摩擦副的干摩擦磨损性能和磨损机理。研究结果表明:SiC/MoSi2复合材料与WC-Co摩擦副的主要磨损机制在初始磨损阶段主要由微观断裂机制控制,并伴有粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损;在稳定磨损阶段由粘着磨损机制控制,并伴有微观断裂和氧化磨损。SiC/MoSi2复合材料与硬度较大的WC-Co磨轮对磨时的磨损率比与硬度较小的CrWMn钢磨轮对磨时的磨损率低。     

石墨含量对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金压烧技术制备了含不同质量分数石墨的铜基摩擦材料,研究了石墨含量对摩擦材料微观组织、磨损性能和磨损机理的影响。结果表明:铜基体的连续性随石墨含量增加而降低,动摩擦系数随石墨含量的增加先增加后降低,磨损量随着石墨含量的增加而减小;材料的磨损机理为犁沟式磨料磨损;石墨质量分数为16%时,试样动摩擦系数和静摩擦系数最高并且稳定,具有最好的摩擦磨损性能。     

交变振动载荷下Al2O3陶瓷钢摩擦副的摩擦磨损性能

在Al2O3陶瓷/45号钢摩擦副的工作过程中,摩擦副上的载荷不是单一的静载荷加载,而是复杂的振动载荷加载.在新型振动摩擦磨损试验机上采用环一块接触摩擦方式,研究Al2O3陶瓷与45号钢在交变振动载荷条件下的摩擦磨损性能,并与静载荷下的磨损性能进行对比;对陶瓷磨损表面进行扫描电镜观察与能谱分析.结果表明:在于摩擦条件下,交变振动载荷下的磨损量比正常载荷条件下的磨损量要大;交变振动载荷下氧化铝磨损表面产生微裂纹,氧化铝陶瓷的磨损机理是脆性断裂、磨粒磨损和犁沟磨损.在加载交变振动载荷与加载载荷条件下,氧化铝陶瓷磨损表面均覆盖一层金属转移膜,其主要成分为铁的氧化物.     

Al_2O_3含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究Al_2O_3的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:Al_2O_3对材料摩擦磨损性能的影响与摩擦速度密切相关;随着Al_2O_3含量增加,材料的摩擦因数提高,密度降低,硬度增加,磨损量先减小后增大,Al_2O_3质量分数为9%时,复合材料的摩擦因数较高且稳定,磨损量最小。不含Al2O3的材料摩擦表面出现大量凹坑,磨损严重,随着Al_2O_3含量提高,凹坑数量减少,弥散分布的Al_2O_3粒子能强化基体表面强度,从而导致材料磨损量降低。     

含石墨的青铜-钢背双金属材料的微摩擦学特征

通过粉末冶金工艺制备了含石墨的青铜-钢背复合材料,采用多功能微摩擦磨损测试仪和扫描电镜等检测分析手段,研究了石墨含量对材料的硬度、显微组织和摩擦磨损性能的影响,并考察了摩擦磨损机理。结果表明:随着石墨含量的增加,材料的硬度逐渐降低;材料的摩擦磨损性能是随着石墨含量的增加先逐渐提高,后逐步降低;在石墨含量为3%(质量分数)时,材料的平均摩擦系数、最大摩擦系数和摩擦系数变化幅度等摩擦磨损性能最佳;在既定试验条件下,合适的石墨含量和材料硬度是保证石墨能够在摩擦面上成膜良好和充分发挥固体润滑剂作用的关键。     

Fe和SiO2对铜基摩擦材料摩擦学行为的对比研究

对比研究了两种摩擦组元Fe和SiO2对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果发现：Fe和SiO2作为摩擦组元，二者的增摩效果不同。SiO2能较大的提高摩擦因数，却增加了材料的磨损量；Fe对提高摩擦因数的作用较小，但能有效地提高材料的耐磨性；当摩擦表面形成工作膜层后，SiO2提高摩擦因数的能力大大减小，表面膜填补了摩擦表面间的凹坑，减弱了SiO2磨粒的作用；Fe能参与表面工作膜的形成，铁氧化物的存在，改变了材料的摩擦磨损性能。     

短碳纤维增强铜合金复合材料的摩擦磨损机理研究

采用冷压烧结方法制备了碳纤维增强铜合金复合材料(Cf/Cu-Sn-Zn)和ZQSn663锡青铜.对摩擦磨损性能进行了对比研究,并对磨损机理进行了讨论.实验结果表明,Cf/Cu-Sn-Zn复合材料的磨损率和摩擦系数低于ZQSn663锡青铜.当碳纤维体积含量达到12%时,复合材料的摩擦磨损性能达到最佳.SEM和EDS分析结果表明,ZQSn663锡青铜的磨损机制主要是黏着磨损.Cf/Cu-Sn-Zn复合材料的磨损是黏着磨损和氧化磨损共同作用的结果.     

ZD6型转辙机用粉末冶金摩擦材料的制备及性能北大核心

ZD6型转辙机摩擦材料的力学性能、摩擦因数、摩擦因数稳定性和磨损率决定了摩擦电流的稳定性从而最终影响轨道系统的正常运转。为了满足转辙机具有稳定可靠输出力的要求,选择适合转辙机使用工况的摩擦材料,对于提升道岔用转辙机的可靠性和安全性具有重要意义。针对ZD6型转辙机摩擦带在低温、高湿环境下摩擦稳定性低、磨损率高的问题,采用粉末冶金技术制备ZD6型转辙机用摩擦材料,在成熟配方基础上,研究对比添加不同种类的摩擦性能调节剂对材料综合力学性能和摩擦磨损性能的影响,并使用扫描电子显微镜(SEM)观察试样冲击断面形貌和摩擦表面形貌,对比分析5种不同摩擦性能调节剂对摩擦材料微观结构影响。结果表明:以人造石墨为摩擦性能调节剂的ZD6型转辙机摩擦材料磨损机理为磨粒磨损,其综合力学性能和摩擦磨损性能最优,最适合用作ZD6型转辙机粉末冶金摩擦带。     

0.9C-9Mn-2Cr-Mo中锰耐磨钢的冲击滚动复合磨损性能

通过M2000多功能摩擦磨损试验机研究0. 9C-9Mn-2Cr-Mo中锰钢和Hardax400(0. 22C-1.6Mn-1.4Cr-Mo)以及Hardex500(0.27C-1.0Mn-0.94Cr-Mo)耐磨钢的冲击和滚动复合摩擦磨损性能,并利用XRD、SEM和TEM等分析了组织转变及磨损机理。实验结果表明,热轧中锰钢比Hardox马氏体耐磨钢表现出更好的抗冲滚磨料磨损性能。中锰钢冲滚磨损表面存在厚度达1000μm的硬化层,最高显微硬度达HV490,洛氏硬度达HRC53。中锰钢磨损机制以凿削破坏为主,伴随局部的疲劳剥落破坏;位错强化、形变孪晶和马氏体相变是中锰钢硬化和抗磨损性能改善的主要原因。