颗粒增强铝基梯度复合材料的摩擦磨损性能

摘要采用新型喷射沉积技术制备SiC体积分数呈连续分布(0～30%)的Al-Si基梯度复合材料,利用MG-2000型销-盘磨擦磨损试验机,研究不同滑动转速和载荷对该梯度复合材料摩擦磨损性能的影响.采用SEM和MHV-2000型维氏硬度计研究该梯度复合材料的显微组织、硬度及其耐磨性的梯度分布规律.结果表明随着滑动转速和载荷的增大,梯度材料的摩擦因数逐渐降低;材料的磨损率随载荷的增加而增大,随滑动转速的提高先增大后减小,在转速500 r/min时达到最大;对比研究沉积态与热压态材料的摩擦磨损行为,喷射沉积态由于孔隙等缺陷的存在,其磨损形式主要是磨粒磨损和剥层磨损;热压后,梯度材料的磨损形式以磨粒磨损和粘着磨损为主;随基体中SiC含量的逐渐增加,锭坯各部分硬度和耐磨性也随之提高.     

二次热压法制备SiCp/Al复合材料的耐磨性能研究

采用快速升温二次热压法制备了(10~30)SiC/Al-0.8Si-1.2Mg-0.4Cu复合材料,并研究其与钢球对磨的摩擦磨损规律。结果表明,二次热压变形法能有效抑制剧烈的界面反应,得到高致密的SiCp/Al复合材料。复合材料的摩擦因数随SiC含量增加而增大,大载荷下增幅更明显。试验条件下,SiC/Al复合材料与GCr15钢的摩擦因数在0.3~0.5之间。复合材料的磨损率开始随载荷增大而增大,载荷超过5N后,SiC含量小于15%的试样磨损率继续增大,而SiC含量大于20%的试样的磨损率则急剧减少。这是由于高SiC含量试样在大载荷下表层生成的Al2O3增强了摩擦层。在载荷7N时,30SiC/Al复合材料的磨损率只有1.14×10-3mm3/m,说明该复合材料更适宜在大载荷下应用。     

T6热处理对SiCp/Al复合材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备出不同SiC颗粒体积分数(30%、35%和40%)的SiCp/Al复合材料。采用MMU-5GA微机控制真空高温摩擦磨损试验机对比研究SiCp/Al复合材料在不同体积分数以及T6热处理前后情况下平均摩擦因数和磨损率的变化,通过扫描电镜分析了SiCp/Al复合材料表面磨损形貌,探讨了摩擦磨损机理。试验结果表明,SiC颗粒体积分数在30%~40%变化时,随其体积分数增加耐磨性下降。SiC颗粒体积分数在30%~35%范围内,SiC颗粒与基体结合较好,SiC颗粒作为硬质点起到抵抗磨损和限制基体合金塑性变形产生磨损的双重作用;但SiC含量过多时,颗粒与基体的结合不紧密,磨损时颗粒极易脱落,复合材料耐磨性降低;T6热处理后复合材料的平均摩擦因数和磨损率均降低,这是由于热处理后试样强度及硬度提高,从而提高了试样的耐磨性;常温下复合材料在磨损初期的磨损机理主要以磨粒磨损为主,而在磨损期则为磨粒磨损与剥落磨损共存。     

Cu-Al-Fe-Ni-Pb铝青铜摩擦磨损行为的研究

采用扫描电镜、X射线衍射技术以及MMW-1A型摩擦磨损试验机研究了不同载荷与转速条件下Cu-Al-Fe-Ni-Pb铝青铜的摩擦磨损行为。结果表明:当转速不超过600 r/min时,Cu-Al-Fe-Ni-Pb合金的摩擦系数随载荷增加而减小;转速为800 r/min时,摩擦系数随载荷增加先减小后增大;转速达到1000 r/min时,随载荷增大,摩擦系数大致呈上升趋势,仅仅是在载荷为40N时有略微下降。随载荷与转速增加,Cu-Al-Fe-Ni-Pb合金的磨损量均增加。当转速高于600r/min且载荷达到60N时,磨损量增加幅度变小。Cu-Al-Fe-Ni-Pb合金在高速高载条件下拥有良好的摩擦磨损性能归因于该合金具有高强度和硬度以及其中Pb的自润滑作用。     

SiCp/A356复合材料的摩擦磨损性能

以Al₂O₃ 陶瓷球为对偶材料,借助UMT-2型摩擦磨损试验机研究了温度、载荷和转速对铸态SiC_p/A356复合材料干滑动摩擦磨损特性的影响,并利用扫描电镜和奥林巴斯激光共焦扫描显微镜观察分析其磨损行为。结果表明,载荷和转速一定时,随温度的升高,材料的摩擦稳定性和耐磨性能急剧下降,磨损机理也由剥落磨损转变为严重的粘着磨损。磨损过程中,载荷和转速引起材料摩擦表面温度变化,以及材料中SiC颗粒的影响,使得材料的磨损率随载荷增加而增加,摩擦系数则随载荷先增加后减小。随温度、载荷和转速增加,复合材料的摩擦稳定性和耐磨性都大幅度下降。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用干摩擦磨损试验机研究了速度和载荷对SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能的影响,并对比了SiC颗粒增强铝基复合材料与HT250的耐磨性能。结果表明,在试验条件下,随着载荷的增加,磨损率增加,滑动摩擦系数先下降至最低值(载荷为10MPa)后缓慢增加。滑动摩擦速度对滑动摩擦系数和磨损率有着直接影响,随着速度的升高,材料的磨损率增加。在载荷为20MPa,速度为400r/min的高速高载下,材料容易发生严重的粘着磨损。     

原位合成MoSi_2及其复合材料的摩擦磨损行为

以Mo、Si和C粉末为对象,利用SPS技术合成致密的MoSi2和MoSi2-SiC复合材料。着重研究了MoSi2及其复合材料的摩擦磨损行为。结果表明,随着载荷的增加,合成材料的摩擦因数减小,磨损率在150N达到最小值;SiC含量的增加,使得材料磨损率逐渐减小,耐磨性优于单一的MoSi2材料;MoSi2的主要磨损机制为粘着、轻微氧化疲劳磨损,而粘附转移、疲劳磨损和犁削磨损是MoSi2-SiC复合材料磨损的主要机制。     

载荷对钢基自生复合材料高速磨损性能的影响

采用铸造的方法制备了钢基自生复合材料,并通过MMS-1G高速销盘摩擦磨损试验机、扫描电镜和能谱仪,研究了钢基自生复合材料的微观组织和载荷对该复合材料高速磨损性能的影响.结果表明,制备的复合材料中自生碳化物颗粒细小、圆整、分布均匀,自生碳化物体积分数可达到31%左右.在40m/s的滑动速度下,钢基自生复合材料的磨损率随载荷的提高而增大,当载荷从50N增加至150N时,该复合材料的磨损率也由0.99×10-6g/m增加到4.2×10-6g/m,复合材料的摩擦因数则随载荷增加而降低.对自生复合材料的磨损机理进行了探讨.     

熔体内合成TiC颗粒增强Al基复合材料及其性能研究

在高温Al熔体内原位反应合成了Ti C颗粒进而制备了不同质量分数Ti C增强相的Al基复合材料。实验发现,原位生成的Ti C相与基体结合紧密,能有效细化基体组织。随着基体中Ti C含量增加,复合材料的致密性下降,但硬度增大,Ti C含量为10wt%时具有最佳硬度。摩擦测试表明:随Ti C增强颗粒的增加,复合材料磨损率减小,复合材料在10 N和25 N载荷下经30 m磨损行程,其磨损失重率仅分别为0.45%和0.67%,表明其具有优良的抗磨损性能。摩擦后复合材料表面产生了大量平行而明显的"犁削"痕迹,其摩擦机制主要为疲劳磨损。     

油润滑条件下各向同性热解石墨/GH4169的摩擦学行为

各向同性热解石墨由于具有优异的力学性能以及极低的孔隙率,在机械密封领域具有广泛的应用前景,但目前针对各向同性热解石墨的摩擦磨损试验开展较少。采用MMW-10环-盘端面摩擦磨损试验机,通过改变转速和载荷,对各向同性热解石墨与GH4169配副的摩擦学行为进行研究。结果表明:在油润滑条件下,随着转速的增加,各向同性热解石墨的摩擦因数与磨损率呈现出先减小后增加的趋势,200 r/min时获得最小值;而摩擦因数与磨损率随载荷的增加逐渐减小,2 kN时获得最小值,且载荷对磨损率的影响更加明显。各向同性热解石墨的磨损形式主要为类抛光、擦伤及犁沟。各向同性热解石墨的润滑机理与液体膜的形成以及摩擦配副表面的接触特性密切相关。揭示了各向同性热解石墨在油润滑条件下的磨损机制以及润滑机理,为其在机械密封领域的应用提供和积累了参考依据。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Prospects of the Use of Synergetic Approach to Solution of Problems of the Science of Nanomaterials

A synergetic approach to solution of problems of self-controlled synthesis of nanostructures and creation of self-organizing nanotechnologies is considered in connection with the superproblem of creation of materials with functional properties resembling those of biosystems. __________ Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 7, pp. 55 – 61, July, 2005.     

Kinetics of the oxidation of metals — Influence of self-diffusion of metal

The importance of the self-diffusion of a metal during its oxidation by a gas is treated for the cases of nonstoichiometric oxides having either interstitial cation or cation vacancies. We have established a general relationship for the reaction rate when a mixed diffusion process occurs. From this relationship, we have shown that the pressure dependence can be different, according to whether the rate-determining process is the self-diffusion through the metal or through the product.     

Effect of the Error of Measurement of Current Harmonics on the Accuracy of Determination of Magnetic Characteristics

Metal Science and Heat Treatment - The effect of the error of measurement of the form of current harmonics on the accuracy of determination of weber-ampere characteristics of electrical devices is...     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

谈谈汽车白车身CO2焊接质量的控制

本文介绍了CO2气体保护电弧焊的冶金特点,CO2气体保护电弧焊焊接过程中的熔滴过渡形式;从焊丝的冶金过程,焊接时的工艺参数的选择及调整等方面探讨了汽车白车身CO2焊接质量的控制。