金属陶瓷润滑油添加剂对钢-钢摩擦副磨损行为的影响及其铁谱验证

研究了一种以羟基硅酸铝为主的金属陶瓷润滑油添加剂对钢铁摩擦副磨损行为的影响，并用铁谱分析进行了验证。研究结果表明本添加剂具有明显的减磨作用和良好的磨损修复功能。加入添加剂后铁谱分析中的磨损烈度指数和磨粒浓度均随磨损过程呈下降趋势，提示了修复功能的机理可能是磨粒重返磨损表面。实际发动机润滑油的铁谱分析与试验机的分析结果一致。     

铜纳米添加剂的制备及其摩擦学性能分析

采用KBH4液相还原法制备了纳米铜颗粒,通过X射线衍射和透射电镜分析,得出所制备的纳米铜颗粒的粒径约为20nm的圆球形颗粒。分析了表面修饰的纳米铜颗粒作为润滑油添加剂的摩擦学性能和作用机理,结果表明纳米铜的加入,能在磨损表面形成一层润滑性的铜膜,从而能够有效地改善润滑油的抗磨减摩性能,降低润滑油的摩擦因数,减小摩擦副的磨损量,并得出纳米铜添加剂的最佳用量。     

改性纳米坡缕石在油润滑中的减摩抗磨性能研究

目的探索不同改性剂对纳米坡缕石的表面修饰效果,探究其在油润滑中的减摩抗磨和自修复机理。方法以油酸和钛酸酯作为改性剂对纳米坡缕石进行表面修饰,采用沉降法和透射电子显微镜(TEM)表征改性效果。将选择的改性剂和纳米坡缕石放入球磨机内在线修饰,制备成润滑油添加剂并将其超声分散于纯基础油150N中,形成润滑油分散体系。采用环-盘式摩擦磨损试验机对其摩擦性能进行考察,通过金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)进行微观结构观察与分析,并探究其润滑及自修复机理。结果采用油酸修饰的纳米坡缕石满足润滑油行业的要求,可显著改善润滑油的摩擦学性能。与纯基础油相比,当添加剂含量为3.0%时,45#钢摩擦副磨损表面形成了一层含多种元素的复合陶瓷自修复膜,平均摩擦系数降低了31.3%,磨损量减少了16.0%。结论纳米坡缕石添加剂可随油液流动智能吸附于摩擦界面,阻止摩擦副之间的直接接触,产生纳米滚珠效应。同时,随着界面滑动发生摩擦化学反应生成自修复膜,填补犁沟和划痕,在纳米滚珠和自修复膜共同作用下达到减摩抗磨的效果。     

铟锡锌软金属修复润滑剂对钢的自修复及其摩擦学特性

针对目前润滑自修复技术生成的修复层厚度较薄,难以修复较严重磨损表面的不足,研制了含铟、锡和锌三种软金属添加剂的新型磨损自修复润滑剂。在摩擦磨损试验机上,考察了使用该润滑剂的钢?钢面接触摩擦副的磨损自修复行为及其摩擦学性能。用X射线能谱(EDS)和扫描电镜(SEM)分析了修复表面的主要化学元素和自修复涂层的厚度。用淬冷试验测试了涂层与基体的结合强度。结果表明,研制的铟锡锌润滑脂能在钢表面摩擦形成约30μm厚度的自修复涂层,涂层与基体结合性能良好,修复后的钢表面有良好的减摩抗磨性能。     

纳米铜添加剂在装备修复技术中的应用

考察了纳米铜添加剂在不同润滑油中的减摩抗磨性能,采用扫描电子显微镜对磨损表面进行了形貌和元素分析,模拟实际工况进行了300h的发动机台架试验.结果表明纳米铜添加剂具有良好的减摩抗磨性能,可使润滑油650SN的摩擦系数降低48%,磨痕宽度降低21%;使坦克润滑油50CC的摩擦系数降低40%,磨痕宽度降低33%;使柴油机油15W/40CD和汽油机油15W/40SF的摩擦系数分别降低9%和15%,磨痕宽度分别降低22%和18%.在摩擦过程中,纳米铜添加剂能够在磨损表面形成了一层疏松的自修复膜,这层修复膜隔离了摩擦副之间的直接接触,修复了磨损表面的微损伤,从而起到有效的自修复作用.由纳米铜等添加剂组成的复合型添加剂具有优良的动力性、自修复性和经济性.     

钛基纳米润滑添加剂的减摩抗磨及自修复特性对比

针对恶劣工作环境会加剧机械设备摩擦副间的磨损而降低其服役寿命的问题,对比研究3种纳米添加剂TiO2、TiN和TiC在不同工况下的摩擦学性能及其自修复性能。根据SH-T0762-2005标准润滑油摩擦因数测定法,并利用MRS-10A型四球磨损试验机磨斑测量光镜、激光共聚焦显微镜和能量色散谱仪(EDS)对磨损表面进行表征,探讨其润滑抗磨及自修复机理。结果表明:钛基纳米添加剂的加入很好地改善了润滑油的抗磨减磨性能,并使其具有一定的自修复性能;当钛基纳米质量分数为0.5%时,其减摩抗磨性能达到最佳。3种纳米添加剂中,对润滑油减摩抗磨性能改善效果最好的是纳米TiO2,而自修复效果最好的则为纳米TiN。故纳米TiN和纳米TiO2作为润滑油添加剂,具有较好的减摩抗磨和自修复能力。     

纳米SiC微粒作为润滑油添加剂对钢/钢摩擦副磨损机制转变影响的研究

本文采用经过表面修饰的纳米SiC微粒作为润滑油添加剂,在M200磨损试验机上进行磨损试验,通过磨损表面的显微分析和能谱分析,研究载荷为400~1300 N、滑动速率为0.42~0.84 m/s范围内,纳米SiC微粒对油润滑条件下钢/钢摩擦副磨损机制转变的影响,并建立磨损机制图。结果表明：低速低载荷条件下,纳米SiC微粒的添加破坏润滑油膜的连续性,造成磨损量增加;高速高载荷条件下,纳米SiC微粒通过隔离摩擦副,变宏观滑动磨损为微观滚动磨损,并抑制黏着磨损的产生,提高了润滑油在恶劣环境下的润滑能力,降低了磨损量。     

纳米金刚石在摩擦副界面的减摩耐磨机理探讨

本文根据纳米金刚石在摩擦学领域的一些应用结果,初步探讨了纳米金刚石在摩擦副界面的减摩耐磨机理,指出了该应用领域有待深入研究的问题。纳米金刚石加入润滑油中,可以在摩擦副界面起到显著的耐磨减摩作用。纳米金刚石颗粒在摩擦副之间的作用包括纳米金刚石对摩擦界面表面抛光,形成一层摩擦系数极低的金刚石固体边界润滑膜以及在黑色金属摩擦副中纳米金刚石表面石墨化等。     

添加Sb纳米颗粒润滑油的摩擦学性能

采用Sb纳米颗粒作为润滑油添加剂,研究其在不同摩擦条件下的摩擦学性能和抗磨减摩机理。采用CFT-1型材料性能测试仪进行往复摩擦试验,并采用SEM和EDS分析润滑油的润滑效果。结果表明:Sb纳米颗粒的添加可以有效地改善润滑油的抗磨减摩性能;在0.50%(质量分数)的添加量下表现出优异的抗磨减摩效果;Sb纳米颗粒不仅可以吸附在摩擦副表面保护基体材料,还可以对磨损表面进行动态自修复。     

H13钢表面电火花沉积WC-Ni基金属陶瓷涂层微观组织及摩擦磨损性能

为了提高H13钢表面性能,延长其使用寿命,采用电火花沉积工艺在H13钢基体上制备了WC-Ni基金属陶瓷涂层,并分别以Ni和Mo作为过渡层制备了复合涂层.利用XRD、SEM、EDS、显微硬度计和摩擦磨损试验机分析了涂层的物相、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能.结果表明,WC-Ni涂层表面由溅射状沉积斑点堆积而成,横截面分为涂层区、过渡层和基体3个区域,WC硬质相弥散分布于涂层内.Ni/WC-Ni复合涂层的表面较为光滑平整,Ni过渡层的引入并未改变涂层的物相,界面处WC硬质相异常长大.Mo/WC-Ni复合涂层表面存在微细裂纹,且生成了新相Fe9.7Mo0.3.复合涂层的硬度均高于WC-Ni涂层,复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于基体与WC-Ni涂层,Mo/WC-Ni复合涂层具有更好的耐磨性.     

纳米粒子对钢/钢摩擦副摩擦学性能影响的试验研究

选用合成极压蜗杆油、未加油性剂和极压剂的半成品蜗杆油作为基础试验油 ,将超微金刚石粉、纳米铁粒子和纳米铜粒子分别以两种不同质量比分散到半成品蜗杆油中。在 MM-2 0 0型磨损实验机上 ,考察纳米粒子的抗磨减摩性 ,并与传统的油性剂、极压剂进行比较。同时探索应用于钢 /钢副硬齿面的新型抗磨减摩添加剂。试验结果发现 :平均粒径尺寸为 5 nm的超微金刚石粉具有优于传统油性剂、极压剂的抗磨减摩性能 ,可以大大降低钢 /钢副的摩擦 ,减小磨损。但钢 /钢副中不宜使用含有纳米铁粒子的润滑油。     

TiC金属陶瓷/钢钎焊接头的界面结构和连接强度

采用BAg45CuZn钎料对自蔓延高温合成的TiC金属陶瓷与中碳钢进行了真空钎焊连接,利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射等分析手段对接头的界面结构和室温抗剪强度进行了研究.结果表明,利用BAg45CuZn钎料可实现TiC金属陶瓷与中碳钢的连接;接头的界面结构为TiC金属陶瓷/(Cu,Ni)固溶体/Ag基固溶体 Cu基固溶体/(Cu,Ni)固溶体/(Cu,Ni) (Fe,Ni)/中碳钢;在连接温度为850℃保温10min的钎焊条件下,接头的抗剪强度可达121MPa.     

45钢表面激光熔覆MoB/CoCr金属陶瓷覆层的组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢基体表面熔覆MoB/CoCr金属陶瓷覆层,对MoB/CoCr覆层进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)的微观组织结构分析和对覆层的硬度进行测试。结果表明:熔覆层组织致密,与基体结合牢固且呈冶金结合;熔覆层的主要物相为CoMo2B2和CoMoB,主要的化学成分是Mo、Cr和Co,合金化区中Fe元素的含量明显增加。硬度测试表明熔覆层的硬度值是45钢硬度值的10倍以上。     

铜钢异种材料摩擦堆焊工艺优化

摩擦焊是最近几年发展较快的新型摩擦焊接技术之一。国内外学者对铁合金之间的焊接方法研究较为深入,但对铁铜异种材料之间焊接的研究尚不多见。通过大量实验,研究旋转速度为800~1 200 r/min、焊接速度为20~50 mm/min时焊接接头抗拉强度的变化。结果表明,当旋转速度为1 000 r/min、焊接速度为30 min/mm时,铜钢异种材料摩擦堆焊的接头平均抗拉强度是母材强度的89%,并且焊接质量最好。     

镁和钢搅拌摩擦焊接头组织分析

采用搅拌摩擦焊对镁合金(AZ31B)和钢(Q235)异种材料进行焊接,通过优化工艺参数获得最佳成形接头,并采用光学显微镜对接头显微组织进行观察,通过SEM沿板厚方向分析焊核与钢侧界面不同位置的微观形态.结果表明,镁/钢连接紧密,焊核勺子状区与镁侧分界面明显,晶粒较母材晶粒明显长大;钢侧热力影响区受机械和热的复合作用,组织不均匀,既有等轴晶组织也有条状组织,镁侧热力影响区不明显;镁热影响区晶粒粗化较钢侧严重.接头横截面钢侧显微硬度距离焊核越近硬度值越高,焊核硬度分布不均,局部区域硬度很高,最高为324.7 MPa,镁侧硬度值较均匀.     

Friction anchor welding between Al alloy and Zn-coated steel using insert steel difference in the mechanism of friction anchor welding between the types of Zn coatings on Zn-coated steel

The lap joints of upper Al alloy sheets (1.0-mm-thick A5052) and lower Zn-coated steel sheets (1.2-mm-thick GI steel or GA steel) were welded using insert steel sheets (0.6-mm-thick SPCC) by a spot welding process with a tool having a spherical ceramic tip, i.e. ‘Friction Anchor Welding.’ As a result, straight (not-rugged) steel projections were formed in the Al alloy sheets for both the GI and GA, while steel projections were not formed for the GI, rugged steel projections were formed for the GA without the insert steel sheets. In addition, the tensile shear strength for the GI was greater than that for the GA. In other words, the tensile shear strengths reached about 3.9 kN/point for the GI and about 3.2 kN/point for the GA, which were greater than those of the welds without the insert steel sheets. On the other hand, the cross tensile strengths for the GI and GA were almost the same, which reached about 2.6 kN/point. Additionally, for the GI, the Zn layer on the GI steel sheet melted and was totally removed due to the pressure and heat caused by the rotating tool, which facilitated the welding between the SPCC and GI steel sheets. For the GA, however, the Zn-Fe layer on the GA steel sheet changed to a solid-liquid mixture and was not completely removed, which prevented the welding between the SPCC and GA steel sheets. Therefore, the thickness of the steel-steel welded region (i.e. the SPCC-GI or the SPCC-GA welded region) for the GI was greater than that for the GA. We estimated that the difference in this thickness is significantly related to the fracture mechanism during the tensile shear test and the cross tensile test.     

45钢与DC53钢的干滑动摩擦学行为

采用销盘摩擦磨损试验机研究了不同载荷下45钢与DC53钢(Cr12Mo V1)的干滑动摩擦学行为。通过SEM、XRD、SIMS等分析了45钢的磨损机理及其摩擦诱发的变形层特征。结果表明,载荷从40 N增加到60 N时,45钢销试样的磨损率增加量远大于DC53钢盘试样的磨损率增加量,载荷的变化对平均摩擦系数的大小几乎无影响;40 N载荷条件下,45钢销试样表面主要发生磨粒磨损和轻微的粘着磨损,60 N载荷条件下,45钢销试样表面主要发生粘着磨损;45钢销试样的摩擦影响层均由摩擦表层和塑性变形层组成,60 N载荷条件下销试样的塑性变形层深度大于40 N载荷条件下的销试样;45钢销试样的磨损表层出现了晶粒细化的现象,60 N载荷条件下的晶粒细化更明显;磨损表层中的细晶铁素体主要是由摩擦磨损过程中摩擦热和塑性变形共同作用导致的动态再结晶诱发的。     

45#钢盘类零件的惯性摩擦焊工艺及变形

介绍了45#钢盘类零件的惯性摩擦焊工艺参数、装夹状态、焊接工艺过程以及焊接过程中各相关参数的实时变化情况;着重分析了焊接部位壁厚、主要焊接工艺参数(能量、压力)对焊接缩短量、接头强度和变形的影响规律;统计了在试验工装夹具状态下,盘类零件惯性摩擦焊时,辐板和外径位置的变形规律;分析了产生上述变形的主要原因,并提出相应的解决措施.     

Kinetics of strain aging in bake hardening ultra low carbon steel—a comparison with low carbon steel

The kinetics of the static strain aging process have been analyzed in a vacuum-degassed ultra low carbon bake hardenable (ULC BH) steel with a total carbon content of 20 wt.ppm through measurement of the strength properties. The influence of prestrain and free interstitial carbon content has been studied. The kinetic results were compared with those of a BH low carbon (LC) steel. In the derivation of the time exponent and the activation energy, only the first stage of aging was considered. It was observed that, at all prestrain levels and matrix solute carbon contents, the initial aging process in the ULC steel obeyed the t ^2/3 kinetic law and the kinetics were not influenced by the changes in dislocation structure due to prestrain and the dissolved carbon content. In comparison, the aging process and the kinetics in the LC steel were found to be significantly influenced by the amount of prestrain. The presence of carbide particles in LC steels can modify the aging kinetics.     

矿钻轴承摩擦副EX30钢与55SiMoV钢渗碳淬火后的耐磨性能

矿用牙轮钻头牙爪和轴承滚柱组成的滚动摩擦副的低耐磨性是轴承系统早期失效的主要原因。分别对牙爪大滚道用钢EX30和滚柱用钢55SiMoV设计不同的渗碳表面碳含量及淬火表面硬度,通过摩擦副的正交磨损试验和显微组织观察分析剥落磨屑的形貌,确定影响摩擦副耐磨性的主次因素和最佳耐磨性的渗碳淬火质量指标匹配。结果表明,影响摩擦副耐磨性的主次因素依次为EX30钢表面碳含量,55SiMoV钢淬火硬度,EX30钢淬火硬度;最佳耐磨性的匹配为EX30钢表面碳含量为1.0%~1.1%且表面硬度为58~59 HRC,55SiMoV钢表面碳含量为0.80%~0.90%且表面硬度为59~60 HRC;磨损形式为表面接触疲劳浅层剥落。