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。     

原位Al2O3颗粒增强铜基复合材料的微动磨损特性

采用球-面接触方式,在振幅为300 μm条件下研究了原位Al2O3颗粒增强铜基复合材料在空气和油介质中的往复滑动磨损行为,采用SEM观察磨痕表面形貌,用非接触式表面形貌分析仪测定磨痕的三维表面形貌及磨损体积损失,研究了载荷和介质对复合材料摩擦系数和磨损量的影响.结果表明:在两种介质中铜基复合材料的摩擦系数随着载荷增加而呈下降趋势;铜基复合材料在油中形成的润滑膜可以显著降低摩擦系数;铜基复合材料在空气中的磨损机制为粘着磨损并伴随有少量磨粒磨损,而在油中的磨损机制为磨粒磨损.     

TC11及表面改性膜层在海水中的微动磨损研究

通过对TC11钛合金进行不同表面改性实验(微弧氧化、N+离子注入、DLC多层膜),得到不同表面改性膜层。利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和Raman光谱研究表面改性层的相组成和微结构。在模拟海水环境下,采用SRV-IV微动磨损试验机评价TC11合金及不同表面改性膜层的微动磨损性能(摩擦系数、磨损量及磨损机制),并比较抗微动防护效果。结果表明,TC11经改性后摩擦系数呈现不同程度下降,磨损量的降低则非常明显,其中DLC多层膜抗微动防护效果最显著。海水介质中各摩擦系数显著比纯水中低。海水中钛合金的磨损量小于纯水中的数值,腐蚀与磨损呈"负交互作用"规律,而改性层磨损较纯水中略高。     

微弧氧化对TC4钛合金微动磨损行为的影响

采用微弧氧化技术,在TC4钛合金表面制备高硬度氧化陶瓷层(MAO),对比研究了TC4钛合金基体与微弧氧化陶瓷层在2种不同位移幅值下的微动磨损行为。结果表明:位移幅值由80μm增大到150μm时,TC4钛合金基体微动损伤机制由粘着磨损和磨粒磨损转变为疲劳磨损和氧化磨损,而微弧氧化陶瓷层的损伤机制始终以氧化磨损为主;位移幅值为80μm时,TC4钛合金基体与微弧氧化陶瓷层磨损量均较小,而摩擦系数大且波动大;位移幅值为150μm时,两者磨损量出现不同程度的增大,而摩擦系数略有下降且趋于平稳;与TC4钛合金基体相比,微弧氧化陶瓷层的平均摩擦系数小,磨损轮廓浅,且磨损量仅为钛合金基体的70%。微弧氧化陶瓷涂层能够保护钛合金基体表面,有效改善TC4钛合金耐磨性。     

LY12铝合金在雨水中的腐蚀磨损

以球-面接触方式,在300μm振幅下,用UMT摩擦实验机研究了频率以及水介质对LY12铝合金摩擦系数和磨损量的影响,并用动电位法对LY12腐蚀磨损前后进行了电化学测试。结果表明,随着频率的增加,LY12在两种水溶液中的摩擦系数均呈下降趋势,虽然雨水对铝合金具有减摩作用,但LY12在雨水中的腐蚀磨损量始终比在纯水中的高,从而使腐蚀磨损呈正交互作用,LY12在雨水中的腐蚀磨损机制在低频下呈典型的磨粒磨损,高频下则为磨粒磨损伴随腐蚀疲劳。     

NiTi形状记忆合金在蒸馏水介质中的微动磨损特性

NiTi形状记忆合金是一种极具发展前景的医用植入材料.采用SRVⅢ摩擦磨损试验机考察了NiTi形状记忆合金在蒸馏水介质中的微动磨损性能,研究法向载荷对NiTi合金磨损机制的影响规律.利用扫描电子显微镜及能谱仪分析NiTi形状记忆合金表面磨痕形貌及磨损产物成分.用形貌仪测量样品表面磨痕深度,并对磨损体积进行计算.实验结果表明:NiTi合金在蒸馏水介质中的微动磨损摩擦系数、磨损体积均随着载荷的增大而增大.微动磨损失效机制以磨粒磨损以及疲劳剥层断裂为主.     

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。     

LY12微弧氧化膜在不同水溶液中的摩擦学行为

以球一面接触方式,在500 μm振幅下,研究LY12铝合金微弧氧化膜在人造雨水、人造海水和纯净水等3种介质中的往复滑动摩擦学行为,研究载荷、频率以及环境介质对摩擦因数和磨损质量损失的影响.结果表明,氧化膜在3种水溶液中的摩擦因数均随着频率的升高而下降,随载荷的上升则呈不同的变化趋势;摩擦因数按照以下顺序递减:雨水、纯水、海水,说明水溶液对摩擦因数的影响,尤其是海水显著的减摩作用;低频时,纯水中的磨损体积最大;随着频率上升,由于Cl-对基体的腐蚀效应以及对磨损的促进作用,导致LY12微弧氧化膜在海水和雨水中的磨损量快速上升而超过纯水中的磨损量,使得腐蚀磨损呈正的交互作用.     

TC4在海水和酸雨中的腐蚀磨损交互作用研究

以GCr15/TC4为摩擦副,蒸馏水、人工海水和人工酸雨为腐蚀润滑介质,使用TRB3销-盘式摩擦磨损试验机研究不同水基介质对TC4合金磨蚀机制及腐蚀磨损交互作用的影响。结果表明：不同水基介质中TC4合金的磨损机制不同,海水中疲劳剥层最严重,蒸馏水中粘着磨损最明显,酸雨中磨粒磨损最显著,且海水和酸雨中的摩擦系数略低于蒸馏水。酸雨中磨痕的长度、宽度、深度均大于海水和蒸馏水;TC4合金磨损体积表现为酸雨>海水>蒸馏水,随循环次数增加呈线性增长。3种介质中TC4合金腐蚀磨损交互作用比率表现为酸雨>海水>蒸馏水趋势,蒸馏水中TC4材料流失由机械因素主导,海水和酸雨中则由腐蚀交互作用与机械因素主导;随着载荷增加蒸馏水中的腐蚀交互作用比率降低,机械因素对磨蚀的影响逐渐显著。     

A356铝合金微弧氧化膜微动磨损行为的研究

采用微弧氧化（MAO）在A356铝合金表面制备MAO膜,利用球-平面接触在SRV-V微动摩擦磨损机上探究变载荷和位移下微弧氧化对A356微动磨损机理的影响。结果表明：MAO膜由疏松层和致密层构成,其均匀性、致密性和结合力良好。MAO膜的摩擦系数、磨损率均低于A356,MAO膜减摩耐磨性较好。随位移增加MAO膜的摩擦耗散能系数低于A356,MAO膜能提升A356微动磨损过程的稳定性。载荷增加时A356磨损机制为磨粒磨损-粘着磨损,伴随犁削和疲劳剥层; MAO膜磨损机制为磨粒磨损-粘着磨损和疲劳剥落。位移增加时A356磨损机制为粘着磨损和疲劳剥落,伴随微犁削;MAO膜磨损机制为粘着磨损和疲劳剥层-粘着磨损和磨粒磨损。A356的磨痕内聚集Fe、O元素,存在材料转移和氧化磨损;MAO膜磨痕内聚集Fe元素,存在材料转移。     

恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响

目的研究不同恒电位对TiAlN涂层在海水环境中磨蚀性能的影响,分析其腐蚀磨损行为。方法用PVD多弧离子镀技术在316不锈钢上沉积TiAlN涂层。通过XRD测试、硬度测试、结合力测试、电化学工作站测试、不同恒电位下磨蚀测试及磨痕截面轮廓测试,分别评价TiAlN涂层的相结构、表面硬度、结合力、电化学性能、摩擦系数和磨损率,通过扫描电子显微镜观察涂层磨痕形貌并分析其磨蚀损伤机理。结果 TiAlN涂层在海水环境下的抗腐蚀性优于基体316不锈钢。在阴极电位下,恒电位增加使涂层的摩擦系数逐渐降低。阳极电位为0.5 V时,摩擦形成的TiO_2基含水化合物颗粒可作为润滑剂,使涂层的摩擦系数迅速降低至0.45。TiAlN涂层在干摩擦条件下的磨损率为5.5678×10-5 mm3/(N·m),在阴极保护电位为-1 V下的磨损率为2.2909×10-6 mm3/(N·m),在开路电位(OCP)下的磨损率为7.4881×10-5 mm3/(N·m)。结论随着加载电位(SCE)的升高,涂层的腐蚀效应愈发明显。涂层在阴极电位下的磨蚀机理主要为塑性变形,在阳极电位下的磨蚀机理主要为疲劳点蚀。     

不锈钢与GFER及CFRPEEK在海水润滑下的摩擦磨损特性

为了寻找适合于低速大扭矩海水液压马达的各摩擦副之间的配对材料,分别以不锈钢(316L和9Cr18Mo)与玻纤环氧复合材料(GFER)及碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)为摩擦副,利用MMU-5G屏显式高温材料端面摩擦磨损试验机对摩擦副在海水中接触表面的温度、摩擦因数和摩擦磨损状况进行了测试,并通过激光共聚焦显微镜对接触表面的磨损形貌进行分析。结果表明:不锈钢/GFER的摩擦因数随着时间的变化在0.3~0.4间波动且幅度较大,而不锈钢/CFRPEEK的摩擦因数随着时间的增加稳定在0.1左右;不锈钢/GFER所引起海水温升的幅度也远远高于不锈钢/CFRPEEK;不锈钢/GFER的接触表面出现了大面积的涂抹与擦伤,且磨损程度要大于不锈钢/CFRPEEK;不锈钢316L的耐腐蚀性优于9Cr18Mo。由此可知,316L/CFRPEEK较适合作为低速大扭矩海水液压马达的摩擦副材料。     

TC4合金和P110油管钢摩擦磨损性能的比较

对TC4合金和P110油管钢在不同温度下的摩擦磨损性能进行对比研究,分析其摩擦系数、磨损率和磨痕形貌随温度的变化规律,探讨磨损机制.结果表明:P110油管钢的耐磨性明显优于TC4合金,TC4合金的耐磨性随温度的升高无显著变化,磨痕呈犁沟形貌,在较低温度时的磨损机制为剥层磨损、黏着磨损和疲劳磨损,在较高温度时为剥层磨损、黏着磨损和氧化磨损;P110油管钢耐磨性随温度的升高而降低,在较低温度时磨痕呈磨坑形貌,磨损机制为剥层磨损和磨粒磨损,在较高温度时磨痕形貌呈犁沟形貌,主要为剥层磨损、黏着磨损和氧化磨损.     

恒电位对TiN涂层在人工海水环境中腐蚀磨损的影响

目的研究不同恒电位对TiN涂层在人工海水环境中腐蚀磨损行为的影响。方法用多弧离子镀系统在316不锈钢上沉积TiN涂层。通过XRD测试、纳米压痕硬度测试、膜基结合力测试、电化学工作站测试、不同恒电位下磨蚀实验和涂层的磨痕截面轮廓测试,分别评价TiN涂层的相结构、硬度、结合力、电化学性能、摩擦系数、磨损率,并通过扫描电子显微镜对涂层表面形貌、截面形貌和磨痕形貌进行分析。结果在摩擦条件下,TiN涂层的开路电位随着滑动摩擦时间的增加而逐渐降低。TiN涂层在不同恒电位(-1V、-0.5 V、OCP、0 V)下滑动摩擦,平均摩擦系数分别为0.392,0.416、0.324、0.348。磨损率分别为1.8117×10-6、3.1123×10-6、4.5958×10-6、7.7724×10-6 mm3/(N·m)。在0.5 V下,涂层被磨穿。TiN涂层在人工海水环境中的主要腐蚀磨损破坏机制为磨粒磨损和疲劳点蚀。结论提高加载电位,涂层的磨损量和磨损率同步增大。在-1、-0.5 V,OCP下,由腐蚀促进磨损的损失量占TiN涂层损失总量的比重逐渐增大,依次为0%、41.78%、61.77%。在0 V时,TiN涂层产生了由磨损促进腐蚀的损失量,占TiN涂层损失总量的比例为6.1%。     

海水润滑条件下316L不锈钢与仿生非光滑表面CF/PEEK的摩擦学性能

为探讨高压海水轴向柱塞泵滑靴副的减阻抗磨机理,采用数控机床在CF/PEEK试样表面加工出不同形状仿生非光滑单元体,与316L不锈钢形成配副,对其在不同法向载荷下的摩擦因数、试样温度、磨损率等进行测试,并用激光共焦显微镜及扫描电子显微镜对磨损表面进行分析。结果表明:在海水润滑条件下,光滑表面配副以磨料磨损和粘着磨损为主,摩擦因数随时间稳定在0.05~0.09,试样温升大,磨损率大;非光滑表面配副可有效存储海水和磨屑,产生动压润滑效应、降低磨料磨损,摩擦以犁沟效应为主,摩擦因数稳定在0.02~0.06,试样温升小,磨损率小;随法向载荷的增加,由粘着效应所致CF/PEEK转移加快,摩擦因数和试样温度升高,磨损率降低且下降趋势逐渐减缓。     

不同载荷下碳纤维增强碳基体复合材料的摩擦磨损性能

在Falex摩擦磨损实验机上研究了碳纤维增强碳基体（C／C）复合材料在不同载荷下的摩擦磨损性能，且对摩擦表面进行了SEM观察和分析。研究结果表明：C／C复合材料的摩擦系数随着载荷的增大呈现出先增大后减小的趋势，而磨损量则随着载荷的增大，整体呈现出逐渐增大的趋势；在高载荷下表面形成的磨屑膜，是导致摩擦系数减小的原因之一；随着载荷的逐渐增大，C／C复合材料的磨损由磨粒磨损为主逐渐向粘着磨损为主转变。     

慢速搅拌摩擦加工对工业纯钛摩擦磨损性能的影响

目的利用慢速搅拌摩擦加工,获得工业纯钛细晶组织,提高其耐磨性能。方法采用慢速搅拌摩擦加工对TA2工业纯钛退火板材进行表面处理,获得细晶结构。使用EBSD技术和显微硬度检测仪对表面微观结构及力学性能进行表征。采用球盘式摩擦磨损试验仪对搅拌摩擦加工前后的样品进行摩擦磨损性能测试,计算磨损率,并使用SEM及EDS分析磨痕特征。结果搅拌摩擦加工处理后,工业纯钛晶粒尺寸显著细化,小角度晶界比例较高,加工硬化程度高。搅拌摩擦加工样品氧化磨损较为严重,粘着磨损程度减小。搅拌摩擦加工后,样品主要磨损方式由粘着磨损和二体磨损转变为氧化磨损和三体磨损。经过180 r/min、25 mm/min处理的工业纯钛磨损率仅为未加工样品的1/4左右。结论慢速搅拌摩擦加工可同时提高工业纯钛表面硬度及耐磨损性能,较小的晶粒尺寸及合适的加工硬化程度可减轻粘着磨损和磨粒磨损。     

On the Friction and Wear Behaviors of Dental Machinable Porcelain

DENTAL machinable porcelains are being used widelyfor dental restorations,mainly for the progress ofCAD-CAM technique in dental practice now[1'.Although the dental machianable porcelains areindustrially manufactured ceramic materials withgreater structural reliability than laboratory-processeddental ceramic materials,dental porcelains are brittle innature and subject to premature failures[2'31.As a resultof chewing,porcelain restorations are selectedpurposely to the natural process of wear…     

石墨增强聚酰亚胺在海水中的摩擦学性能

目的为石墨增强聚酰亚胺复合材料在海水环境下的摩擦学应用提供实验依据。方法利用SST-ST销/盘摩擦试验机,研究了质量分数为15%石墨增强聚酰亚胺复合材料与17-4PH不锈钢组成的摩擦副在海水介质中的摩擦学性能,并与干摩擦和纯水润滑条件下的摩擦学性能进行比较。结果聚酰亚胺复合材料在干摩擦下的摩擦系数和磨损体积最大,分别为0.134、1.930 mm~3。干摩擦条件下,聚酰亚胺复合材料的磨损表面存在较深的犁沟,在犁沟周围出现了材料塑性流动及粘着剥落现象,对偶件表面有聚酰亚胺复合材料转移。磨损机理主要表现为磨粒磨损、材料塑性变形以及粘着和剥落。在纯水润滑下,聚酰亚胺复合材料表面存在较多材料粘着撕裂现象,同时存在宽浅不一的犁沟,磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损。在海水润滑下,复合材料的摩擦系数和磨损体积最小,分别为0.086、1.235 mm~3,材料磨损表面十分光滑,只有沿运动方向存在少量轻微犁沟,磨损机理主要表现为磨粒磨损。结论石墨增强聚酰亚胺复合材料在海水中的摩擦学性能优于干摩擦和纯水环境下的摩擦学性能。