Cu-Ag-Cr合金电摩擦性能研究

通过性能测试、扫描电子显微镜和透射电子显微镜分析等方法,对Cu-Ag-Cr合金的受流磨损性能进行了研究,探讨了该合金的受流磨损机理,并与Cu-Ag合金的受流磨损性能进行了对比.磨损试验采用自制的试验设备在干滑动的条件下进行,与合金对摩的是铜基粉末冶金材料.结果表明:Cu-Ag-Cr合金的磨损率随着滑动速度和滑行距离的增大而增大;合金在受流状态下的磨损机制主要是粘着磨损、磨粒磨损和电侵蚀磨损;在相同的试验条件下,Cu-Ag-Cr合金的耐磨性能是Cu-Ag合金的2～3倍.     

新型"高钒耐磨合金"材料研究获得重大进展

目前国内耐磨性、耐冲击性较高的新型耐磨材料———“高钒耐磨合金” ,在江苏省机电研究所有限公司获得重大进展。它以钒作为主要合金强化元素 ,项目创新之处在于以硬度更高的碳化物替代硬度较低的碳化物 ,以弥散分布、呈球状或近似球状碳化物替代断续分布、呈条块状的碳化物 ,在大幅度提高材料耐磨性的同时提高其冲击韧性 ;耐磨性能比同类对照材料高铬铸铁提高 2倍 ,并具有良好的冲击韧性 ,成为高铬铸铁更新换代材料。该技术处于国内领先水平。这种新型合金可大幅度提高耐磨部件的使用寿命和主机运行效率 ,完全可替代各种用于磨粒磨损工况…     

烧结Cr15高铬铸铁组织与性能的研究

为研发耐磨性能优良、成本相对低廉的高铬铸铁,本文分别以亚共晶、过共晶的水雾化Cr15高铬铸铁粉末为原料,采用超固相线液相烧结工艺制备了烧结高铬铸铁(SHCCI),并对其显微组织、力学性能和冲击磨粒磨损工况下的耐磨性能进行对比研究。结果表明,烧结高铬铸铁主要由M7C3碳化物、马氏体和奥氏体组成;在亚共晶烧结高铬铸铁中,通过电解腐蚀萃取的M7C3碳化物三维形貌呈珊瑚状,沿晶界均匀分布,材料抗冲击耐磨性能优良;在过共晶烧结高铬铸铁中,优先形成的初生碳化物可能成为共晶碳化物的生长基底,形成核-壳结构的M7C3碳化物,沿晶界相互连接呈网状,严重割裂基体。亚共晶、过共晶烧结高铬铸铁的力学性能分别为:硬度HRC63.9、HRC64.3,冲击韧性7.92、3.04 J/cm^2,抗弯强度2112.65、1624.87 MPa。     

SiO2对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为了提高铜基摩擦材料在高速干摩擦条件下的耐磨性能和具有稳定的摩擦系数,通过粉末冶金方法,制备了铜-SiO2摩擦材料.在摩擦速度为1.6～47.1 m/s条件下,研究了SiO2含量、粒度及摩擦方式对材料摩擦磨损性能的影响.研究表明:材料的摩擦系数和磨损率随着SiO2含量的增加而略有增大;SiO2颗粒尺寸的变化,对摩擦系数影响不显著;摩擦方式对材料的摩擦磨损性能的影响明显.SiO2含量增加有利于提高摩擦系数归因于增加了摩擦面高硬度质点的数量.干摩擦条件下影响材料摩擦磨损性能的一个重要因素是摩擦方式.在高速摩擦条件下,形成的第三体组织致密而连续,这种致密而连续的第三体有利于降低磨损量,并明显降低由于摩擦速度不同而导致的摩擦系数的波动程度.     

Cu含量和烧结温度对Fe-Cu基粉末冶金复合材料摩擦磨损性能的影响

研究了铜含量和烧结温度对Fe-Cu基粉末冶金复合材料摩擦磨损性能影响。结果表明,Cu含量为20%~60%,随着Cu含量的提高耐磨性能先随之提高,Cu含量为40%时耐磨性能达到最优值,平均摩擦系数最小为0.172,磨损量为0.007 g;随着Cu含量的进一步提高耐磨性能反而降低。烧结温度为1096~1296℃时,随着烧结温度的提高耐磨性能随之提高,温度达到1196℃时耐磨性能达到最优,平均摩擦系数最小为0.123,磨损量为0.0018 g;烧结温度再提高耐磨性能反而降低。在最优工艺烧结过程中液相Al分别与Fe和Cu基体生成固溶体,使材料的密度和强度提高。MnS分解后,Mn与Fe基体生成固溶体,部分C也与Fe基体生成固溶体,两者促进了合金的固溶强化。其余的单质C,使合金的润滑性能提高。烧结后,Cu晶粒组织变得均匀细小,在Fe基中以网状形式存在。以上各组元的特殊作用使Fe-Cu基复合耐磨材料具有优异的耐磨性能。     

铁基块体非晶合金的摩擦磨损性能

采用电弧熔炼、铜模吸铸法制备直径为5mm的Fe基块体非晶合金棒,利用销-盘式摩擦磨损试验机进行干摩擦磨损实验,利用扫描电子显微镜观察摩擦磨损形貌,研究了铁基块体非晶合金的摩擦磨损行为,并与GCr15轴承钢进行了对比.结果表明,铁基非晶合金具有较好的耐磨性能,30N载荷作用下,随着摩擦磨损行程的延长,铁基非晶合金体现了不...     

一种新型耐磨材料——高熵合金

介绍了几种新型钢铁耐磨材料的研究现状,以及粉末冶金和表面处理技术在耐磨材料研究中的应用,重点介绍了近几年来出现的高熵合金耐磨材料.提出基于高熵设计理念,结合新型表面处理或粉末冶金技术,研究开发新型耐磨材料的思路.     

等离子表面高铬高碳耐磨层的研究

采用等离子表面合金化技术,在20钢表面渗铬,并进行双辉等离子渗碳,形成高铬高碳合金层.利用GDS、XRD、OM、SEM研究了合金层成分、相组成及组织形貌,并通过摩擦试验对合金层耐磨性进行了分析.研究结果表明:表面高碳高铬层含铬量和含碳量以及碳化物的质量分数(40%以上)高于一般冶金高铬铸铁;渗层主要包含M23C6和M7C3型碳化物,这些碳化物均匀弥散分布,尺寸通常在1μm左右,并无共晶碳化物组织;合金层表面显微硬度达到1000～1600 HV,耐磨性比GCr15轴承钢提高8.6倍.     

1050～1100℃大气下等温锻造用模具材料DM02合金研究

扫描电镜和能谱技术研究结果表明,DM02合金的组成相为γ相、γ′相、MC碳化物和M6C碳化物,合金中的Hf能减少大块尺寸的M6C碳化物,从而提高合金的强度和塑性.按照模具材料的使用要求,研究了DM02合金的高温拉伸、压缩、持久、冷热疲劳及抗氧化性能.结果表明,DM02的1050℃拉伸屈服强度为485MPa,1050℃压缩屈服强度达700MPa,1100℃持久性能比K21合金高约40%,1050℃冷热疲劳性能明显优于K21合金,1050℃/100h静态抗氧化性能达到完全抗氧化级,是适合于1050～1100℃大气下使用的模具材料,其使用温度比国内目前使用温度最高的模具材料K21合金高约50℃.     

AZ80A、ZK60A和ME20M镁合金干摩擦学性能研究

镁合金被广泛应用于航空航天、汽车及军事等领域,但其摩擦学性能对零部件的服役寿命和可靠性具有重大影响.本研究采用往复式球-盘摩擦方式,通过与GCr15钢球配副,研究干摩擦条件下AZ80A、ZK60A和ME20M镁合金在不同滑动速度和载荷条件下的摩擦磨损行为.采用扫描电子显微镜和能谱仪分析镁合金的显微结构及磨损机理.结果表明:当滑动速度超过0.10 m/s时,随着速度的增加,合金的摩擦系数逐渐降低,而磨损率则先减小后增大,其原因在于摩擦热的作用导致摩擦表面形成了氧化物,同时材料表面软化,剪切力降低,使摩擦系数和磨损率不断减小;当滑动速度增加到0.20 m/s时,摩擦表面温度升高,金属软化导致磨损表面金属氧化物剥落,增大了合金的磨损率.随着载荷的增加,合金的摩擦系数和磨损率持续降低.干摩擦条件下镁合金的磨损机理逐渐由磨粒磨损和塑性变形转变为磨粒磨损、氧化磨损、粘着磨损和塑性变形.与ZK60A和ME20M相比,AZ80A镁合金表现出较好的摩擦学性能,这归因于合金的高硬度、β-Mg17 Al12硬质相的支撑作用以及摩擦过程中形成的氧化物.     

Effects of Heat Treatment on Hardness and Dry Wear Properties of a Semi-Solid Processed Fe-27 wt pct Cr-2.9 wt pct C Cast Iron

EfFects of heat treatments on hardness and dry wear properties of a semi-solid processed Fe-26.96 wt pct Cr- 2.91 wt pct C cast iron were studied. Heat treatments included tempering at 500℃, destabilisation at 1075℃ and destabilisation at 1075℃ plus tempering at 500℃, all followed by air cooling. Electron microscopy revealed that, in the as-cast condition, the primary proeutectic austenite was round in shape while the eutectic M7C3 carbide was found as radiating clusters mixed with directional clusters. Tempering did not change the microstructure significantly when observed by scanning or transmission electron microscopy. Destabilisation followed by air cooling led to a precipitation of secondary M23C6 carbide and a transformation of the primary austenite to martensite. Precipitation behaviour is comparable to that observed in the conventionally cast iron. Tempering after destabilisation resulted in a higher amount of secondary carbide precipitation within the tempered martensite in the eutectic structure. Vickers macrohardness and microhardness in the proeutectic zones were measured. Dry wear properties were tested by using a pin-on-disc method. The maximum hardness and the lowest dry wear rate were obtained from the destabilisation-plus-tempering heat treatment due to the precipitation of secondary carbides within the martensite matrix and a possible reduction in the retained austenite.     

激光熔覆WC/H13-Inconel625复合材料的冲击韧性与磨损性能

针对传统颗粒增强复合材料韧性较差的问题,以WC/H13为增强区材料,Inconel625为韧化区材料,采用激光熔覆的方法制备空间夹层分布的结构韧化复合材料。借助光学显微镜、超景深三维显微镜、扫描电子显微镜分析复合材料及其冲击断口的微观结构与组织,利用夏比冲击试验机、摩擦磨损试验机研究复合材料的冲击韧性与磨损性能。结果表明:增强区为20%(体积分数,下同)WC/H13复合材料,以WC颗粒和反应生成的碳化物M_6C为主要增强相;韧化区为Inconel625合金,主要组织为柱状晶、树枝晶和沉淀相。Inconel625平均硬度为230.5HV,WC/H13硬度由强韧界面向中心区域逐渐升高到402HV。结构韧化复合材料的平均冲击功为13.8J/cm^2,是传统10%WC/H13复合材料的5.5倍。在室温干滑动磨损条件下,结构韧化复合材料的耐磨性达到传统10%WC/H13复合材料相同水平,是淬火态H13钢的5倍,结构韧化复合材料的平均摩擦因数为传统10%WC/H13复合材料的81%,淬火态H13钢的80%,具有良好的减摩效果与耐磨性。结构韧化可以在保证优异耐磨性的同时,大幅度提高颗粒增强复合材料的冲击韧性。     

Fe-Cr-C系堆焊耐磨材料的研究现状与展望

介绍了Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金的主要用途,综述了近年来的研究成果以及将来的发展方向。分析表明,初生M7C3垂直于堆焊层表面、多元合金的强化、硬质相呈弥散分布并与基体组织良好的强韧性匹配、不同磨损工况条件堆焊层强韧关系的合理选择能使耐磨效果达到最佳。特殊工况的Fe-Cr-C系堆焊材料的开发及其特种堆焊技术将成为未来研究的新趋势。     

高耐磨钢回火过程中碳化物沉淀的透射电镜研究

用透射电镜研究了三种高耐磨钢在二次硬化峰附近回火时碳化物的沉淀，结果表明：耐磨钢产生二次硬化的特殊碳化物为ＭＣ＋Ｍ２Ｃ，它们和基体间满足如下取向关系：〔１１１〕ＭＣ／／〔０１１〕α，（１１０）ＭＣ／／（１００）α；〔００１〕ＭＣ／／〔０１１〕α，（２００）ＭＣ／／（２００）α；〔０１１１〕Ｍ２Ｃ／／〔００１〕α，（２１１０）Ｍ２Ｃ／／（２００）α。在５４０℃回火时，Ｓｉ能抑制耐磨钢中Ｍ３Ｃ碳化物的     

等离子原位合成Fe-Cr-V-C堆焊合金的耐磨性

采用等离子堆焊技术制备了不同Cr含量的Fe-Cr-V-C堆焊合金,借助扫描电镜和X射线衍射等分析手段研究了碳化物形貌及合金物相组成。同时研究了Cr含量对合金硬度和耐磨性的影响,并探讨了磨损机理。结果表明:堆焊合金组织由马氏体、铁素体、奥氏体、M7C3及VC组成。合金中随着Cr含量的提高,由于硬质相M7C3和VC的数量及形态变化不大,而具有高硬度的针状马氏体基体组织的减少使得合金的耐磨性先降低,当达到一定值后继续增加Cr含量,M7C3的数量逐渐增多,因而耐磨性随后增大;当Cr含量达到27.2%(质量分数)时,大量高硬度六边形M7C3复合物(约HV1200)结合一定量VC(约HV1600)颗粒构成坚实的耐磨骨架,使得合金具有最佳的耐磨性。     

Microstructure and wear properties of Fe–TiC surface composite coating by laser cladding

AISI 1045 steel surface was alloyed with pre-placed ferrotitanium and graphite powders by using a 5-kW CO₂ laser. In situ TiC particles reinforced Fe-based surface composite coating was fabricated. The microstructure and wear properties were investigated by means of scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray diffraction, as well as dry sliding wear test. The results showed that TiC carbides with cubic or flower-like dendritic form were synthesized via in situ reaction between ferrotitanium and graphite in the molten pool during laser cladding process. The TiC carbides were distributed uniformly in the composite coating. The TiC/matrix interface was found to be free from cracks and deleterious phase. The coatings reinforced by TiC particles revealed higher wear resistance than that of the substrate.     

Al_xCrCuFeNi_2多主元高熵合金的摩擦磨损性能

采用球-盘式摩擦磨损试验机进行干燥、去离子水、模拟雨水3种环境和3种载荷(5,10,15N)下的正交实验,对比了两种不同结构的高熵合金材料在不同环境、不同载荷下的服役情况,对合金的摩擦磨损性能进行了探索。利用X射线衍射仪、白光干涉仪、光学显微镜以及扫描电子显微镜分别测试样品的物相组成,观察磨痕轮廓,分析合金的金相组织和表面磨损形貌,并对其磨损机理进行了分析。结果表明:Al_(1.3)CrCuFeNi_2合金耐磨性明显优于AlCrCuFeNi2合金。Al_xCrCuFeNi_2合金在液体环境中耐磨性更好。合金在干摩擦条件下,摩擦机理主要为氧化、黏着磨损,塑性变形和磨粒磨损。在水中,磨粒磨损起主导作用,同时具有氧化、腐蚀和轻微的黏着现象。     

Effect of silicon content on the microstructure and properties of Fe–Cr–C hardfacing alloys

In this study, the surface of St52 steel was alloyed with preplaced powders 55Fe39Cr6C, 49Fe39Cr6C6Si, and 45Fe39Cr6C10Si using a tungsten-inert gas as the heat source. Following surface alloying, conventional characterization techniques, such as optical microscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction were employed to study the microstructure of the alloyed surface. Microhardness measurements were performed across the alloyed zone. Room-temperature dry sliding wear tests were used to compare the coatings in terms of their tribological behavior. It was found that the as-deposited coatings contained higher volume fractions of carbides (Cr₇C₃). The presence of 6%Si in the preplaced powders caused an increase in microhardness and wear resistance.     

Grain size effect on wear resistance of WC-Co cemented carbides under different tribological conditions

The grain-size dependence of wear resistance of WC-Co cemented carbides(with mean WC grain sizes of 2.2 μm,1.6 μm,0.8 μm and 0.4 μm,respectively) was investigated under different tribological conditions.The results showed that the grain size had opposite effects on wear resistance of the cemented carbides in dry sliding wear and microabrasion tests.In the former condition,with decrease of WC grain size hence the increase of hardness,plastic deformation,fracture,fragmentation and oxidation were all mitigated,leading to a drastic decrease in the wear rate.In the latter condition,pull-out of WC grains after Co removal dominated the wear,so that the hardness of cemented carbide was not a core factor.As a result,the wear resistance of the cemented carbide generally showed a decreasing trend with decrease of the grain size,except for a slight increase in the ultrafine-grained cemented carbide.Single-pass scratching of the cemented carbides under various loads indicated the same failure mechanism as that in the sliding wear tests.Furthermore,the reasons for severe surface oxidation of the coarse-grained cemented carbides were disclosed.     

玻璃纤维增强酚醛塑料的磨损性能

通过在酚醛树脂（电木粉）中加入5％至30％不同含量的玻璃纤维,在一定的压力和温度下模压成型,将所得到的玻璃钢材料机加工成特定的试样。然后对试样进行耐磨性能和压缩试验,再对磨损后试样表面形貌和压缩试样断口用三维视频显微镜进行观察。结果表明,随着玻璃纤维含量的增加玻璃钢的耐磨性提高,当玻璃纤维含量达到15％,耐磨性趋于稳定;抗压强度随着玻璃纤维增加开始变化不大,当玻璃纤维含量达到15％时,快速下降。磨损表面的纤维和纤维露头明显提高了玻璃钢的耐磨性,而玻璃纤维的加入对抗压强度贡献极小。