非晶铝基粉末冷喷涂涂层及其耐磨性能

为提高镁合金的耐磨性能,采用冷喷涂技术在AZ91D镁合金表面制备铝基非晶涂层,并利用扫描电镜对涂层的微观形貌进行分析,采用X射线衍射仪分析喷涂粉末及涂层中的非晶含量,利用多功能摩擦磨损试验机研究了涂层的耐磨性能。结果表明:冷喷涂后涂层中仍含有铝基非晶结构,非晶含量为48%,涂层微观组织致密,孔隙率为0.59%。铝基非晶涂层的磨损量和磨损率均低于镁合金基体,摩擦因数高于基体。     

Zn-Ni复合涂层的制备及其防腐耐磨性能研究北大核心

采用酸性电镀体系在304不锈钢基体上制备了Zn涂层、Ni涂层及Zn-Ni复合涂层,研究了各涂层的表面形貌、元素含量、结合强度、电化学腐蚀性能以及不同载荷和介质下的摩擦学性能。扫描电镜(SEM)结果显示Zn-Ni复合涂层具有致密的结构和优于基体的表面质量,能量色散光谱(EDS)研究发现Zn-Ni复合涂层在电镀过程中发生了异常共沉积。电化学腐蚀结果表明Zn-Ni涂层具有优于基体和单质涂层的腐蚀性能。往复摩擦试验结果发现,在不同载荷下Zn-Ni涂层具有更稳定的干摩擦性能,磨痕形貌表明Zn-Ni复合涂层在低载荷下以塑性变形和粘着磨损为主,随着载荷增加,涂层主要失效形式转变为裂纹扩展产生的鳞剥。采用三维表面形貌仪对磨损深度进行了表征,Zn-Ni复合涂层在不同载荷下的磨痕深度均小于基体的磨痕深度。     

Al-Mg2Si复合涂层在3.5％NaCl水溶液中的腐蚀磨损性能研究

目的研究Al-Mg_2Si复合涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀-磨损性能。方法用电化学工作站(CHI660E)、腐蚀-磨损试验机测试试样的电化学行为及实时监测在3.5%NaCl溶液中的开路电位、摩擦系数和干摩擦性能,并采用扫描电镜(SEM)、超景深三维显微镜对磨痕特征进行表征。结果镁合金自腐蚀电位为-1.4888V,腐蚀电流密度为2.817×10~(-3) A/cm~2。与镁合金基体相比,Al-Mg_2Si复合涂层的自腐蚀电位正移了0.5288V,腐蚀电流密度降低了3个数量级。腐蚀磨损过程中,Al-Mg_2Si复合涂层的开路电位(OCP)为-0.9202 V,比镁合金基体高0.5713 V。干摩擦过程中,复合涂层的稳定摩擦系数为0.28,比镁合金低0.07。复合涂层干、湿磨损率相差44.72×10~(-4) mm~3/(N?mm),其值是镁合金基体干、湿磨损率相差值的0.52倍,且均远远大于各自纯机械磨损率。结论在腐蚀磨损过程中,腐蚀是造成磨蚀损失的主要原因,且Al-Mg_2Si复合涂层的耐磨蚀性能优于镁合金基体。     

粉末热挤压制备Mg_2B_2O_5/6061Al复合材料的摩擦磨损性能研究

采用粉末热挤压工艺制备硼酸镁晶须增强铝基复合材料,研究了晶须含量和载荷的变化对材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,在恒定的速度和载荷下,硼酸镁晶须体积含量为2%时耐磨性最好,其磨损率为纯6061铝合金磨损率的62%。随着载荷的增大,复合材料的磨损率增加,并且高体积含量的复合材料磨损率呈现出更大的增加趋势。磨损表面分析表明:在较低负载下,6061铝合金的磨损机制以磨粒磨损为主,复合材料的磨损机制以轻微的粘着磨损为主;在较高负载时,6061铝合金和复合材料的磨损机制均由粘着磨损和磨粒磨损共同主导。     

摩擦频率对Al-Mg_3Sb_2复相涂层摩擦学性能的影响

通过热喷涂在AZ31B表面制备了Al-Mg_3Sb_2复相涂层,分析了摩擦频率对涂层在干湿两种环境下摩擦性能的影响。采用SEM、XRD分析涂层形貌和物相;通过腐蚀磨损试验仪测试涂层的开路电位和摩擦因数;并用超景深三维显微镜测试涂层磨痕的截面轮廓和磨损体积。结果表明,在3.5%的NaCl溶液中,涂层的开路电位随摩擦频率的增大而降低。涂层在两种环境下的摩擦因数均随频率的增大而减小,而磨损率却随频率的增大而增大;涂层在3.5%的NaCl溶液中的摩擦因数和磨损率均小于干摩擦条件下的。涂层在干摩擦条件下的磨痕随频率的增大,剥落现象越来越明显;在3.5%的NaCl溶液中,涂层磨痕表面较光滑,随频率的增大,出现少量的剥落坑。     

纳米掺杂Al2O3＋13wt% TiO2等离子喷涂涂层的抗磨损性能

采用纳米掺杂(5%～30%)方法制备出纳米包覆微米级粒子的AT13等离子喷涂粉末,并利用大气等离子喷涂技术制备出了含有纳米复相结构的陶瓷涂层.在MM-200型磨损试验机上进行了常温干摩擦试验,比较了纳米复相结构涂层和传统陶瓷涂层的耐磨性能,利用扫描电镜观察了磨损后的磨痕形貌.结果表明,纳米复相涂层的耐磨性能明显好于传统陶瓷涂层,且随着磨损载荷的增大,纳米复相涂层和传统涂层的磨损机制的变化是不同的,传统涂层的磨损机理主要是微裂纹和颗粒的剥落,而相同条件下纳米复相涂层则由于涂层韧性的提高,主要表现为涂层的粘着磨损与局部剥落,并对纳米掺杂等离子喷涂涂层对AT13涂层磨损机制的影响进行了探讨.     

载荷和滑动速度对块体镁基非晶合金干摩擦性能的影响

目的以制备的Mg_(59.5)Cu_(22.9)Ag_(6.6)Gd_(11)块体镁基非晶合金为基础,探索法向载荷和滑动速度影响镁基非晶合金干摩擦行为的规律和机制,为进一步研究镁基非晶合金提供实验依据。方法采用UMT-2多功能摩擦磨损机,改变法向载荷和滑动速度的大小,进行摩擦磨损实验。通过白光干涉轮廓仪测出磨损轨迹的宽度和深度,再根据公式计算出磨损体积和磨损率。利用扫描电镜和EDS能谱分析磨损轨迹,揭示非晶合金的磨损机制。结果随着载荷的增加,磨损率先减小后稳定,摩擦系数略有减小。随着滑动速度的增加,磨损率先减小后增大,在相对滑动速度为120 mm/s时出现最小值。载荷小于20 N时,磨痕表面布满犁沟和小颗粒状磨屑;载荷大于20 N时,磨痕表面出现层叠状非均匀塑性变形层,对磨球表面转移膜粘连明显。滑动速度低时,磨痕表面布满犁沟,随着速度的增加,先是软化均匀流变,接着出现熔化、剥落。结论块体非晶镁基合金在低载荷下以磨粒磨损为主,还伴随着氧化、少量的粘着;载荷大于20 N时,变为粘着磨损为主。低滑动速度下以磨粒磨损为主,当滑动速度为180 mm/s时,试样表面熔化失效,磨损方式为剥落和磨粒磨损的综合。     

纯钛表面激光熔覆铁基耐磨涂层结构及摩擦学性能(英文)

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备铁基涂层。用 XRD、SEM、TEM分析涂层的相组成和晶体结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对铁基涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行测试。用SEM和3D表面轮廓仪分析铁基涂层磨损后的表面形貌和磨屑形貌。结果表明:钛表面激光熔覆制备的铁基涂层的显微硬度约为860HV0.2,具有优异的耐磨性能,磨损率为(0.70～2.32)×10-6mm3/(N·m),可以显著提高纯钛基材的耐磨性能;涂层的磨损机理为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。     

水环境中等离子喷涂纳米/微米喂料Al2O3/TiO2涂层的摩擦学行为

利用纳米结构和常规喂料用大气等离子喷涂方法制备了Al2O3/TiO2涂层,研究了水环境中两种涂层与不锈钢对磨时的摩擦磨损性能.结果表明：水环境中,两种涂层摩擦因数变化不大,但是纳米喂料涂层耐磨性能明显优于常规涂层,同时其对偶的磨损率仅为常规涂层对偶磨损率的1/3～1/5,磨损率随载荷的增加不断增加.讨论了水环境中两种涂层的磨损机制.     

超音速火焰喷涂铝青铜涂层微动磨损行为

目的 改善铝合金的抗微动磨损性能.方法 采用超音速火焰喷涂技术在ZL114A铝合金表面制备铝青铜涂层,在不同温度(25、200、300℃)下对有、无涂层的ZL114A铝合金样品进行微动磨损测试,通过对涂层性能和磨痕形貌进行表征分析,探索铝青铜涂层的抗磨损性能.结果 铝青铜涂层均匀致密,与铝合金基体结合良好,显微硬度为279HV0.3,结合强度为74 MPa.不同温度(25、200、300℃)下,涂覆铝青铜涂层样品的平均微动摩擦系数分别为0.898、0.886、0.744,磨损率分别为10.249×10–7、0.035×10–7、0.207×10–7 m3/(N·m),相比基体的平均微动摩擦系数和磨损率,3种温度下分别下降了34.5％、42.9％和58.9％.对磨痕的形貌和三维轮廓的分析表明,在25、200、300℃下,铝青铜涂层的磨损机制不相同,25℃下为磨粒磨损和剥层,200℃下为磨粒磨损、剥层、氧化磨损和粘着磨损,300℃下为塑性变形、氧化磨损和粘着磨损.结论 制备的铝青铜涂层改善了基体的抗微动磨损性能.     

放电等离子烧结铁基非晶涂层的滑动与冲蚀磨损性能

目的研究放电等离子烧结的Fe_(48)Cr_(15)Mo_(14)Y_2C_(15)B_6非晶涂层在滑动和冲刷条件下的耐磨性。方法利用放电等离子烧结(SPS)技术,制备Fe基非晶态合金涂层。通过滑动磨损实验和冲蚀磨损试验,分别评价非晶涂层的滑动磨损性能和冲蚀磨损性能,并通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析非晶涂层的组织结构以及磨损形貌。结果非晶涂层在滑动摩擦条件下,随着载荷由10 N增加至20 N,磨损率由0.089×10~(-3)mm~3/m上升到0.216×10~(-3)mm~3/m,但摩擦系数由0.841减小到0.778。非晶涂层在冲蚀磨损条件下的体积磨损率随着冲蚀角度(30°~90°)的增加,先增大后减小,45°时达到极大值(15.80 mm~3/h)。磨损表面形貌表明,铁基非晶的滑动磨损机制主要是疲劳磨损和粘着磨损,冲蚀磨损机制主要表现为构成涂层的粉末颗粒的脆性剥落。结论与常用AISI 52100轴承钢相比,SPS制备的非晶涂层在滑动摩擦条件下有着显著的低磨损率和低摩擦系数,但在冲蚀磨损条件下的耐磨性能较差。     

TA15钛合金激光非晶-纳米晶增强镍基涂层的组织结构及耐磨性

在重要航空材料TA15钛合金基材表面进行激光同轴送粉熔覆Ni60A-Ni包WC-TiB₂-Y₂O₃混合粉末可生成非晶-纳米晶增强复合涂层.对涂层进行微观组织观察、显微硬度测试及室温干摩擦磨损试验.结果表明,涂层主要由γ-(Fe,Ni),WC,α-W₂C,M₁₂C,Ti-B化合物,Ti-Al金属间化合物,Mo,Zr与V元素的碳化物以及非晶相构成.整个涂层为非晶、纳米晶及其它晶化相共存.涂层较TA15钛合金表现出更好的耐磨损性,且涂层的主要磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损.纳米晶颗粒的产生可使涂层磨损表面光滑,有利于摩擦系数与磨损量的降低.     

Wear behaviour of AZ91D magnesium alloy with a nanocrystalline surface layer

The tribological behaviour of nanocrystalline surface layer with an average grain size of 30 ± 5 nm generated by surface mechanical attrition treatment on AZ91D Mg alloy samples has been investigated under dry sliding conditions. Compared with the alloy without SMAT, nano-grained surface layer showed lower friction coefficient. An improved wear resistance of the NC layer was found at the load ranges from 3 N to 9 N due to the grain refinement strengthening effect. Examination of the worn surface and the wear debris indicated that the wear mechanism of NC layer is similar to that of the coarse-grained alloy. Cooperative effects of cutting, plowing and oxidation govern the tribological behaviour of nanocrystalline AZ91D Mg alloys.     

NiCrBSiWCe合金粉末喷熔层滑动磨损特性研究

采用热喷熔方法在45钢表面制备了NiCrBSiWCe合金粉末喷熔层,在SRV磨损试验机上进行小振幅滑动磨损试验研究.结果表明,NiCrBSiWCe合金喷熔层的摩擦磨损性能明显高于SAE52100钢.在较低载荷和滑动速度较低下,小振幅滑动磨损机理为磨损表面的划痕、裂纹和疲劳脱层.而在较高滑动速度下,小振幅滑动磨损机理为磨损表面的氧化磨屑层的形成,含稀土的磨屑层阻碍了喷熔层小振幅滑动磨损.     

KCJ-15扬雪机搅笼镍基喷熔复合涂层的研究

目的在KCJ-15型扬雪机搅笼NiCrBSiC合金涂层的基础上,添加硬质碳化钨颗粒,并研究其在搅笼基体上的腐蚀、磨损规律。方法制备7组碳化钨颗粒含量不同的镍基复合粉末,分别在不同腐蚀液体中进行摩擦磨损实验,随后选取抗磨性能最佳的一组,分别进行不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损试验。结果在同一种腐蚀液体中,喷熔层的摩擦系数随碳化钨含量的增加变化不大,磨损率随碳化钨含量的增加先减小后增大,其中浸泡在HCl和NaCl溶液中的试块喷熔层的摩擦系数和磨损率普遍偏高,而浸泡在NaOH和H_2SO_4溶液中的试块喷熔层的摩擦系数和磨损率普遍偏低。随着载荷的增加,喷熔层的摩擦系数和磨损率增大。随着滑动速度的增加,喷熔层的摩擦系数增大,磨损率降低。结论在KCJ-15型扬雪机搅笼NiCrBSiC合金涂层中,添加碳化钨的最佳质量分数在15%~25%之间,此时可获得最佳的抗磨性能。此外,喷熔层的摩擦系数受到腐蚀液体、外部载荷和滑动速度的影响较大,受碳化钨含量的影响较小。     

Dry Sliding Tribological Studies of AA6061-B<Subscript>4</Subscript>C-Gr Hybrid Composites

The dry sliding behavior of stir-cast AA6061-10 wt.% B₄C composites containing 2.5, 5 and 7.5 wt.% graphite particles was studied as a function of applied load, sliding speed and sliding distance on a pin-on-disk tribotester. The wear rate and friction coefficient increased with increase in applied load and sliding distance. The increase in graphite addition reduced the increase in wear rate and friction coefficient in the sliding speed range 2-2.5 m/s. Scanning electron microscopy of the worn pin revealed a graphite tribolayer, and transmission electron microscopy revealed overlapping deformation bands under 30 N applied load. Upon increasing the applied load to 40 N, welded region with fine crystalline structure was formed due to dynamic recrystallization of AA6061 alloy matrix.     

电沉积超细晶与纳米晶镍镀层的摩擦学行为比较

采用无/有柔性摩擦辅助电沉积技术在不含添加剂的Watts镀液中制备了超细晶和纳米晶镍镀层。对比研究了两种镍镀层的显微结构、纳米压痕力学性能以及干摩擦磨损行为。研究结果表明,纳米晶镍具有比超细晶镍更加细小均匀的晶粒尺寸、更大的纳米压痕硬度、弹性模量以及硬模比。2种镀层的主要磨损机制均为粘着磨损,但因载荷不同而表现出不同的摩擦学行为。在低载荷(1~3 N)下,纳米晶镍的表面粗糙度低,磨损表面相对平整致密,因而摩擦系数相对较低;在高载荷(5 N)下,纳米晶镍的氧化磨屑疏松,磨损表面较为粗糙,因而摩擦系数相对较高;在测试载荷条件下,纳米晶镍的磨痕深度和磨损体积更小,其耐磨性更优。     

Wear behavior of nanocrystalline Cu-Zn alloy

The wear behaviors of nanocrystalline Cu-Zn alloy were investigated. Sliding wear tests were performed on a pin-on-disk test machine under dry conditions. Results indicated that nanocrystalline Cu-Zn alloy annealed at 300 °C exhibited better wear resistance and high load-bearing capacity than those in the as-pressed state. A surface film almost covering the entire worn surface was formed for nanocrystalline Cu-Zn alloy annealed at 300 °C at a load range from 2.1–5.6 MPa. The surface film effectively improves the wear resistance of nanocrystalline Cu-Zn alloy.     

两种不同成形工艺下AZ91D镁合金滑动磨损行为研究

采用UMT-2MT摩擦试验机考察了触变成形和传统金属型铸造AZ91D镁合金滑动磨损行为。其摩擦条件是干摩擦往复式、球面一平面接触、与GCr15钢作对偶；研究了载荷和频率对镁合金摩擦磨损性能的影响。分析了其摩擦系数变化和磨痕形貌，并探讨了其磨损机理。研究结果表明，不论何种工艺方法的平均摩擦系数都在0．22～0．40之间，随着频率的增加二者的平均摩擦系数都减小,触变成形的耐磨性比金属型铸造的好；二者的磨损机制相似，在较低载荷下，镁合金的磨损机制为氧化磨损，随着载荷的增大，磨损机制为磨粒磨损、剥层磨损。