等离子体喷涂Sn和ZrO2涂层／U-Nb合金摩擦副的摩擦性能

探讨了用等离子体喷涂方法制备改善与U-Nb合金之间摩擦性能的减摩层的可行性。比较了U-Nb合金在涂层表面滑动时Sn软涂层，Sn／ZrO2双涂层，ZrO2硬涂层和ZrO2中加入Sn的混合涂层的摩擦特性。结果表明，表层为Sn的单涂层和Sn／ZrO2双涂层的摩擦性能相近，Sn单涂层的摩擦系数最低。ZrO2硬涂层一直保持着较高的摩擦系数，在ZrO2中加入Sn后，涂层的摩擦系数没有得到有效改善。用等离子体喷涂方法制备的ZrO2硬涂层不适合作U-Nb合金的减摩层。切削是Sn、Sn／ZrO2、Sn ZrO2、ZrO2的涂层与U-Nb合金之间主要的摩擦机理。     

合金元素对新型Co-Al-W合金摩擦磨损性能的影响

Co-Al-W合金是由γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金。为了研究合金元素Mo、Nb、Ta和Ti对Co-Al-W合金摩擦磨损性能的影响,采用THT07-135型摩擦磨损试验机、SEM等方法研究合金化Co-Al-W合金的室温摩擦磨损性能,并与钴基Stellite6合金相比较。研究发现,9.8W合金的摩擦系数比钴基Stellite6的小。合金元素Mo、Nb、Ti可适度降低9.8W合金的磨损失重和摩擦系数,提高其耐磨性能。Mo、Ti和Nb元素对提高9.8W合金的耐磨性能效果较好;Ta的效果不明显。Co-Al-W合金主要发生氧化磨损和磨粒磨损,但Stellite6合金主要发生剥层和磨粒磨损。     

盐雾腐蚀条件下Ti合金表面功能薄膜的摩擦磨损性能

目的研究Ti6Al4V合金、铬掺杂类金刚石(Cr-DLC)薄膜、钨掺杂类金刚石(W-DLC)薄膜和氮化钛(TiN)薄膜,在干摩擦和盐雾腐蚀气氛摩擦条件下的摩擦磨损性能。方法在商用Ti6Al4V合金表面通过非平衡磁控溅射制备Cr-DLC薄膜和W-DLC薄膜,通过多弧离子镀技术制备TiN薄膜。利用扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪,对薄膜的形貌、硬度、干摩擦和腐蚀摩擦性能、磨痕形貌进行测试分析。结果干摩擦条件下,Ti6Al4V合金表面沉积Cr-DLC、W-DLC和TiN三种薄膜的摩擦系数均比Ti6Al4V合金低;Ti6Al4V合金及其表面制备的三种薄膜在盐雾腐蚀气氛条件下的摩擦系数都比干摩擦条件下有所增加。与Ti6Al4V合金相比,Cr-DLC、W-DLC和TiN三种薄膜在干摩擦和盐雾腐蚀气氛摩擦条件下均减小了磨损体积。干摩擦条件下,W-DLC薄膜的磨损体积为0.0017 mm~3,耐磨性最好;盐雾腐蚀气氛摩擦条件下,TiN薄膜的磨损体积为0.0028 mm~3,表现出最佳的耐腐蚀磨损性能。通过磨痕形貌可以得出,盐雾腐蚀气氛摩擦条件下,Ti6Al4V合金表面制备的金属掺杂类金刚石薄膜的磨损受到磨粒磨损和腐蚀磨损双重机制的影响。结论三种表面功能薄膜在盐雾腐蚀气氛摩擦条件下都较好地保护了Ti合金,极大地减少了磨损损失。     

Ta离子注入Ti6Al4V合金耐磨性研究

用5种Ta离子注入剂量(1.2×1016、3×1016、1.5×1017、3×1017、4.5×1017 ions/cm2)对Ti6Al4V合金进行离子注入表面改性.采用纳米硬度计测量Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面硬度随压入深度的变化,利用多功能摩擦磨损试验机研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金材料的耐磨性,利用X射线衍射技术研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面的物相分布.结果表明,除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金硬度有一定的提高;Ta离子注入Ti6Al4V合金摩擦系数降低;除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金的耐磨损性能得到了改善.摩擦系数降低和硬度提高、Ta离子注入的固溶强化、单质Ta新相的弥散强化改善了Ti6Al4V合金的耐磨损性能.     

电流密度对ZA43微弧氧化膜层摩擦性能的影响

利用微孤氧化技术在ZA43合金表面原位生成了陶瓷层,通过SEM、XRD和摩擦磨损试验机分析了不同电流密度处理膜层的表面形貌、相组成以及磨损试验后的摩擦学行为和磨痕形貌.结果表明,陶瓷层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成;在干摩擦条件下,陶瓷层摩擦系数随电流密度的增加逐渐增大,表明陶瓷层耐磨性随电流密度的增加而降低;电流密度一定时,摩擦系数随载荷的提升而增大.磨损机制以磨粒磨损为主.     

Al2O3增强共晶成分铝锰合金复合材料磨损特性

采用搅拌法向共晶成分铝锰合金中加入Al2O3颗粒形成颗粒增强复合材料,将铝锰合金和颗粒增强复合材料在加有磨粒的高矿化度水条件下进行磨损试验,对摩擦系数及摩擦失重量进行对比研究.实验表明,铝锰舍金的组织为锰在铝中的固溶体及在其上分布着MnAl6和Al11 Mn4的铝锰化合物,而Al2O3颗粒增强铝锰复合材料组织为与铝锰合金相近的基础上均匀分布着δ-Al2O3颗粒;在加有磨粒的高矿化度水摩擦条件下,共晶成分的铝锰合全及其复合材料的摩擦系数和摩擦失重量都是随着裁荷的增大而增大,铝锰合金的摩擦系数和摩擦失重量大于复合材料的摩擦系数和摩擦失重量.     

AISI 316不锈钢和Ti6Al4V合金在海水环境中的腐蚀与腐蚀磨损行为(英文)

采用立式万能销盘腐蚀磨损试验机研究AISI 316不锈钢和Ti6Al4V合金在海水中与Al2O3陶瓷对磨时的腐蚀与腐蚀磨损行为,重点讨论腐蚀磨损之间的交互作用。结果表明,摩擦作用使得Ti6Al4V合金和316不锈钢的开路电位大幅下降,腐蚀磨损过程中的电流密度远高于静态腐蚀时的电流密度,摩擦明显促进了合金的腐蚀。两种合金在海水中的磨损量远大于在纯水中的磨损量,腐蚀促进了磨损,并且Ti6Al4V合金的耐磨性优于316不锈钢的耐磨性,腐蚀磨损之间的交互作用是材料损失的一个重要因素。本实验所用的摩擦装置为单向滑动的面面接触方式,这使得摩擦对腐蚀的促进作用在总磨损量中所占的比例很小。     

摩擦氧化层对TC4合金磨损行为和摩擦系数的影响

选取TC4合金与3种对偶件微动磨损的完全滑移区,研究摩擦氧化层的形成对TC4合金微动磨损行为和摩擦系数的影响。结果表明:室温下摩擦系数曲线经历阶段性变化,磨损表面未形成摩擦氧化层,磨损率均较高。合金基体加热至260℃时,TC4/GCr15微动摩擦系数曲线最早出现由动态稳定向直线稳定的过渡,最早发生轻微磨损转变和摩擦氧化层的形成,磨损率明显减小,TC4/Si_3N_4和TC4/Al_2O_3微动磨损表面未形成摩擦氧化层,磨损率急剧攀升至最大值。继续升温至450℃时,TC4合金与3种对偶件微动磨损均形成不同于基体的摩擦氧化层,磨损率低于室温且达到最小值。TC4合金良好的高温微动磨损性能可归因于分布均匀、连续致密、粘结良好的摩擦氧化层的形成。TC4合金轻微磨损转变前微动损伤由粘着和磨粒磨损控制,轻微磨损转变后由氧化磨损伴随轻微磨粒磨损控制。     

GNiCr40Al3Ti合金表面Cr-DLC、CrAlN和CrN薄膜在去离子水环境中的摩擦磨损性能

目的 在去离子水环境中，研究GNiCr40Al3Ti合金表面制备的铬掺杂类金刚石(Cr-DLC)、氮化铬铝(CrAlN)和氮化铬(CrN)等薄膜的摩擦磨损性能。方法 在GNiCr40Al3Ti合金表面采用离子源辅助非平衡磁控溅射制备Cr-DLC薄膜，采用多弧离子镀技术制备CrAlN薄膜和CrN薄膜。利用冷场发射扫描电镜、拉曼光谱仪和X射线衍射仪，对薄膜的微观结构和形貌进行分析。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪等，对薄膜的硬度、摩擦磨损性能、磨痕二维轮廓等进行研究。结果 在10 h连续的去离子水环境摩擦过程中，CrN薄膜的平均摩擦系数最低，仅为0.17，比GNiCr40Al3Ti合金的摩擦系数降低了54%。与GNiCr40Al3Ti合金相比，其表面制备的Cr-DLC、CrAlN和CrN薄膜在去离子水环境摩擦条件下都减小了磨损体积，其中，CrN薄膜表现出最好的耐磨性，磨损体积为0.017 mm³，仅为GNiCr40Al3Ti合金磨损体积的0.18%。Cr-DLC薄膜与CrAlN薄膜的耐磨性不及CrN薄膜，主要是由薄膜的微观结构造成的，Cr-DLC薄膜的柱状疏松结构造成薄膜过早的被磨穿，CrAlN薄膜中存在的Cr相引起薄膜硬度降低，从而降低了抗剪切的能力。结论 在去离子水环境中，CrN薄膜具有最低的摩擦系数和最佳的耐磨性。     

IC-6高温合金及其防护性涂层的摩擦特性

采用电弧离子镀技术在IC－高温合金上沉积NiCrAlY涂层。研究了NiCrAlY涂层及IC－6高温合金在室温和600℃空气中无润滑状态下，以K17高温合金为摩擦副的摩擦特性。采用带有能谱的扫描电镜（SEM／EDX）分析IC－6高温合金和NiCrAlY涂层磨损表面的形貌和成分。实验结果表明，室温条件下摩擦时，一些碎屑从K17合金上脱落下来，在IC－6合金及NiCrAlY涂层表面上形成磨粒，随着摩擦时间延长，磨损表面元素发生氧化。试样在环境温度在600℃摩擦时，NiCrAlY涂层的表面比较快的形成氧化膜，减少金属－金属间的直接接触。环境温度升高后，摩擦表面温度也随之升高，氧化物的粘滞性增强，600℃时，合金和涂层摩擦系数都有不同程度的减小。     

石墨烯纳米片对D16T铝合金微弧氧化膜层结构与性能的影响

目的研究石墨烯纳米片对D16T铝合金耐磨耐蚀性的影响,为铝合金表面微弧氧化处理技术在油气领域的应用提供理论依据。方法利用微弧氧化技术在含与不含石墨烯的电解液中在D16T铝合金表面制备微弧氧化膜层,采用XRD、SEM、EDS分析了膜层相结构和表面形貌,测试了膜层的粗糙度和显微硬度,通过摩擦磨损和电化学实验研究了石墨烯纳米片对D16T铝合金微弧氧化膜耐磨性和耐蚀性的影响。结果微弧氧化膜层主要由α-Al2O3和γ-Al2O3相组成,石墨烯的添加使Al2O3相的衍射峰值和衍射峰的数量增加,Al衍射峰明显降低;膜层表面平整,表面熔融颗粒较少,表面有大块团聚物堆积。膜层由外部疏松层和内部致密层组成,疏松层微孔数量和微裂纹较少,膜层厚度稍有增加,致密层厚度由不含石墨烯时的0.6μm增至1.6μm。含石墨烯的膜层容抗弧半径明显增加,Bode图中低频阻抗值由5×10^5Ω·cm^2提升至106Ω·cm^2,疏松层电阻由1.57×10^5Ω·cm^2增至1.98×10^5Ω·cm^2,致密层电阻由3.07×10^5Ω·cm^2提升至1.24×106Ω·cm^2;膜层自腐蚀电位由-0.53 V提高至-0.41 V,自腐蚀电流密度由3.15×10^-7 A/cm^2降低至3.97×10^-8 A/cm^2;膜层质量磨损量明显降低,摩擦系数减小,耐磨性增加。结论石墨烯纳米片通过放电通道进入膜层填充膜层中的孔和裂纹,部分石墨烯形成团状覆于膜层表面,使膜层更加平整、致密,膜厚增加,膜层耐磨性和耐蚀性得到明显提升。     

添加活化元素Ni对Mo-Cu合金性能的影响

采用机械活化制粉、低温烧结和致密化处理，制取了不同Ni含量的Mo-Cu合金。研究了Ni对Mo-Cu合金的致密性、膨胀系数、导热和导电性能的影响。结果表明，添加活化元素Ni使Mo-Cu合金的烧结致密化温度降低，热膨胀系数的变化与A120，陶瓷的变化很吻合，导电和导热性能降低，显微组织细小均匀，成为网络结构，是一种与Al2O3陶瓷封接匹配得很好的电子封接材料。     

钛合金表面大气压等离子体枪制备类金刚石薄膜

在大气下,采用大气压介质阻挡放电(DBD)等离子体枪在低温下(350℃),以甲烷为单体,氩气为工作气体,在Ti6Al4V钛合金表面制备一层类金刚石薄膜(DLC),以期改善钛合金表面摩擦学性能。利用激光拉曼(Raman)光谱和X射线光电子能谱(XPS)分析了所制备DLC薄膜的结构;利用扫描电子显微镜(SEM)观察DLC薄膜的表面形貌;利用划痕仪测量了DLC薄膜与基体的结合力;利用球-盘摩擦磨损实验仪对DLC薄膜的耐磨性能进行了研究。结果表明:在本实验工艺条件下沉积的类金刚石薄膜厚度约为1.0μm,薄膜均匀且致密,表面粗糙度Ra为13.23nm。类金刚石薄膜与基体结合力的临界载荷达到31.0N。DLC薄膜具有优良的减摩性,Ti6Al4V表面沉积DLC薄膜后摩擦系数为0.15,较Ti6Al4V基体的摩擦系数0.50明显减小,耐磨性能得到提高。     

NiAl-28Cr-6Mo共晶合金的高温氧化行为

本文采用恒温氧化实验方法,在900~1150℃下测试了NiAl-28Cr-6Mo共晶合金的氧化性能,分析了合金的氧化动力学,SEM观测了合金表面以及横截面的形貌。研究表明,NiAl-28Cr-6Mo共晶合金在900~1100℃下合金表面生成了连续的Al_2O_3氧化膜,具有较好的抗氧化性能;900~1000℃氧化膜主要由θ-Al_2O_3和Cr_2O_3组成,随着恒温氧化温度的升高,θ-Al_2O_3和Cr_2O_3减少,α-Al_2O_3增多,1100℃下的氧化膜表面则主要由细小、致密的α-Al_2O_3组成;氧化过程中,表面氧化膜存在着θ-Al_2O_3→α-Al_2O_3的相变过程;θ-Al_2O_3较α-Al_2O_3的保护性差导致1000℃合金氧化增重大于1050℃和1100℃;1150℃下共晶合金氧化膜发生剥落,没有形成完整的Al_2O_3氧化膜导致合金的抗氧化性能恶化,氧化增重迅速增加。     

冷喷涂辅助原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的组织性能研究

目的 为了提升普通金属材料的表面性能,提出了一种在普通金属材料表面制备性能较好的CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的技术工艺.方法 采用Cu、Fe、Cr、Al、Ni、Ti六种金属单质粉末为原料,经过2 h机械混合后,使用低压冷喷涂技术在45#钢基体上制备混合金属涂层,再经感应重熔技术将混合金属涂层原位合成为CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD),对混合金属涂层和原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的微观组织和相结构进行观察分析,并对原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层的硬度、摩擦性能及耐腐蚀性能进行检测分析.结果 原位合成CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层组织致密、元素分散均匀;涂层结构是简单的固溶体结构BCC相和FCC相.涂层的综合性能良好,硬度可达543.4HV,与Al2O3的干摩擦因数为0.428,是45#基体与Al2O3的干摩擦因数的61.6％,且较基体有更好的耐氯盐腐蚀性能,并在1 mol/L的NaCl溶液和0.5 mol/L的H2SO4溶液中电化学腐蚀后,涂层中都不会形成腐蚀产物.结论 使用冷喷涂辅助原位合成的CuFeCrAlNiTi高熵合金涂层具有相对较高的硬度、较好的摩擦性能以及耐氯盐腐蚀性能.     

钛镍合金上制备类金刚石薄膜的性能研究

Ti-Ni形状记忆合金是目前唯一用作生物医学材料的形状记忆合金.它的主要缺点是不具有生物活性,会对机体造成不利影响.DLC膜以其优异的生物相容性、抗腐蚀性及化学稳定性倍受关注.利用脉冲真空电弧离子镀技术镀制DLC膜改善Ti-Ni合金的表面性能.对DLC膜的表面形貌、显微硬度、摩擦系数、耐磨性能及耐腐蚀性能进行了测试.结果表明:用脉冲真空电弧离子镀技术制备的DLC膜膜层表面形貌较好、硬度高、摩擦系数小、耐磨及耐腐蚀性能良好.     

Cu-Al-Mg合金表面氧化膜分析

利用俄歇能谱、Ｘ射线电子能谱和扫描电镜对Ｃｕ－Ａｌ－Ｍｇ合金表面氧化膜进行了分析。结果表明：氧化膜的ＭｇＯ和Ａｌ２Ｏ３组成;没有进行过氧化处理的样品膜内的Ａｌ和Ｏ含量高于过氧化处理的样品,而Ｍｇ则相反;Ａｌ２Ｏ３的键合能Ｅ２ｐ３／２值大于ＭｇＯ的Ｅ２Ｐ３／２值,表明Ａｌ２Ｏ３不易被分解;进行电子轰击后,膜内Ｍｇ含量减少,ＭｇＯ被部分分解,而Ａｌ则增加,由ＭｇＯ和Ａｌ２Ｏ３组成的复合型氧化膜使得合金