PTFE/Si3N4配副摩擦磨损试验研究与机理分析

为探究干摩擦下聚四氟乙烯（PTFE）对氮化硅（Si3N4）陶瓷材料的减摩润滑效果，用销块式高温摩擦磨损试验机进行不同温度和载荷下的滑动摩擦磨损试验，通过扫描电镜观察对偶件表面形貌，分析其磨损机制和润滑机理。结果表明：随温度的增加，摩擦因数和磨损率均先降后升；随载荷的增加，摩擦因数先降后升，磨损率逐渐升高。PTFE的磨损类型为黏着磨损，在摩擦过程中在对偶件表面生成不同形态的PTFE转移膜，在室温（25℃）下，转移膜以片状形式存在，随温度和载荷的增加，转移膜以细丝状形式存在，适当提高温度和载荷有利于生成表面完整和润滑性较好的转移膜，但温度和载荷过高会引起转移膜断裂和灼烧。因此，合理控制温度和载荷参数，可使PTFE减摩润滑效果最佳，为其在全陶瓷轴承中润滑提供指导依据。     

碳化钒涂覆材料的非润滑滑动磨损

钢的表面涂覆碳化物后的耐磨性之所以显著提高,主要取决于覆层的摩擦学特性。本文采用改进的液态扩散法,使试验用钢获得碳化钒覆层。采用销/盘磨损试验,系统地测定了不伺配副在不同载荷下非润滑滑动磨损的磨损率和摩擦系数。结果表明,碳化钒涂覆工具钢的起始高磨损率阶段甚短,在覆层失效前保持远低于淬火回火状态的稳态磨损率。其中销/盘都有碳化钒覆层的配副磨损率最低,而淬火回火态最高。试验配副的磨损率K与接触正应力σ均服从K=Aσ~n关系。涂覆碳化钒材料的摩擦系数显著低于淬火回火钢。磨损表面的SEM分析表明,试验用钢涂覆碳化钒、淬火回火状态的非润滑滑动磨损具有不同的分层磨损机理。     

25Cr2Mo2V基表面硬化层摩擦磨损性能的研究

研究了25Cr2Mo2V基表面时效高速钢时效后表面硬化层的相组成及硬化层的摩擦磨损性能。X-射线衍射分析结果,表层为低碳马氏体基体及其上分布的析出相,这些析出相有金属间化合物,也有碳化物,表明25Cr2Mo2V基表面时效高速钢的强化是金属间化合物和碳化物的混合强化。磨损试验结果表明,表面时效硬化高速钢在不同载荷下,磨损量随载荷的加大而增大。进入稳定磨损期在75ON载荷下的磨损率为0.000 3g／km,1 25ON下磨损率也仅为0.000 4g／km,M2高速钢在75ON载荷下在相同的磨损条件下的磨损量为0.006 12g／km。表面时效硬化高速钢与GCr15配副在润滑条件下的摩擦因数介于0.01至0.025之间。磨损形貌观察显示,磨痕随载荷增大而加深,但在所有载荷情况下产生的犁沟都非常浅,且没有撕裂和疲劳裂纹。     

金属掺杂对高强化柴油机活塞销类金刚石薄膜涂层摩擦学性能的影响

柴油机关键部件活塞销受到周期性的交变机械载荷和热载荷作用,易因粘着导致磨损。为提高柴油机活塞销的摩擦磨损性能,采用磁控溅射方法在活塞销表面沉积了Cr、W、Cr与Ti 3种金属掺杂的类金刚石薄膜(DLC)涂层,运用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪分析DLC涂层表面微观形貌和结构,并进行摩擦磨损性能和膜-基结合强度测试。结果表明：3种涂层表面微观形貌类似,致密、无明显缺陷和孔洞,但都附着少量的颗粒物,相较而言掺杂Cr的DLC涂层表面更加平滑;掺杂Cr的DLC涂层,Cr以单质和CrC化合物形式存在,具有更高的膜-基结合强度、更优的摩擦学性能;掺杂Cr与Ti的DLC涂层性能与掺杂Cr的DLC涂层类似,Cr、Ti以单质和CrC、TiC化合物的形式存在;掺杂W的DLC涂层,由于生成了WC化合物,涂层脆性高,韧性较差。     

高速电弧喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层摩擦氧化机理研究

使用T11及THT07-135高温磨损实验机对高速电弧喷涂(HVAS)Fe-Al/Cr3C2复合涂层进行了滑动摩擦特性的研究,用SEM观察分析了磨斑的形貌和成分、涂层截面的组织结构。结果表明:摩擦副对Fe-Al/Cr3C2复合涂层的摩擦磨损性能影响不大;载荷增加,涂层表面的磨痕增宽,摩擦因数与磨损率减小,磨痕处的氧化物和烧结物增多;温度对涂层的摩擦磨损性能影响不大,高温下的“跑合”期比常温下的短;涂层的磨损机理主要是剥层磨损,在高温高载荷的磨损条件下,磨痕处出现氧化物和烧结物,在剥层磨损的同时还存在部分粘着磨损。     

不同热处理后Cr12MoV钢磨损的研究

研究热处理工艺对Cr12MoV钢组织和磨损性能的影响,利用扫描电镜对磨损表面进行观察分析。结果表明,Cr12MoV钢经不同热处理后其干滑动摩擦磨损机理均为黏着磨损和磨粒磨损的复合磨损。     

氧化锆增韧莫来石复相陶瓷高温摩擦学行为与机制

为将工程陶瓷材料更好地应用于高温摩擦构件中，研究了氧化锆增韧莫来石复相陶瓷(ZTM)与氧化钇稳定氧化锆陶瓷(TZP)对摩的高温摩擦学行为与机耕。研究结果表明：ZTM的磨损率随着温度的升高而降低，且当温度高于400℃后，由于其摩擦表面生成了转移膜，出现了“负磨损”现象。ZTM摩擦表面转移膜生成的实质是偶件TZP中的Zr原子向ZTM表面扩散所致。ZTM的磨损机制表现为室温下以微观断裂为主，逐渐转变为高温下的粘着磨损机制。对摩偶件TZP的磨损率随温度的升高而迅速增太，且当温度升至400℃后，则出现了严重的磨损。随着温度由25℃至600℃变化，TZP的磨损机制由微观切削为主并伴有一定的多次塑变磨损，逐渐转变为微观脆性断裂磨损。     

汽车零件冲压模具用导柱表面Ni-SiO2纳米复合镀层的耐磨性能

为提高汽车零件冲压模具用导柱表面的耐磨性能,在导柱基材20Cr钢表面电沉积Ni-SiO_2纳米复合镀层。利用扫描电镜、能谱仪和透射电镜观察分析复合镀层的表面形貌、元素组成和显微组织,并利用显微硬度计和摩擦磨损试验机检测纳米复合镀层的硬度和耐磨性能。结果表明:纳米复合镀层的形貌质量较好,组织致密,平均晶粒尺寸为(50~100)nm;主要含Ni、Si、O等元素,其中SiO_2的质量分数约为7.8%;平均硬度约为660HV,是20Cr钢的1.1倍;耐磨性能优于20Cr钢,平均摩擦因数约为0.4,是20Cr钢平均摩擦因数的3/4。纳米复合镀层能够为20Cr钢提供有效的表面磨损防护,将纳米复合镀层用在汽车零件冲压模具用导柱上可提高导柱表面的耐磨性能。     

脉冲磁场对高速钢刀具材料摩擦磨损性能的影响

研究了脉冲磁场处理对高速钢（HSS）刀具材料W9Mo3Cr4V的摩擦磨损机制。通过进行HSS材料脉冲磁化摩擦试验,对不同的脉冲磁场强度、磁场频率和磁化时间条件下,HSS材料磨损率、摩擦系数以及表面形貌进行了检测。结果表明：脉冲磁场能够使得HSS材料的耐磨性明显提高,摩擦系数降低,且其摩擦表面形貌较平坦;特别是在一定的脉冲磁场参数下,HSS磁化处理效果较好,摩擦系数小且耐磨性好。脉冲磁化处理前后材料微观组织对比分析显示：脉冲磁化处理后,材料内部析出大量弥散碳化物,弥散强化是脉冲磁化处理增强材料耐磨性的主要机理。     

高碳铬钼合金钢(Cr18Mo16V)摩擦磨损特性的研究

以航用高碳高铬钼合金钢 (Cr18Mo16V)为研究对象 ,研究了该材质的摩擦摩损特性 ,并研究了其硬质相的产生、组成和相成分。结果表明 ,试验载荷对该材质的摩擦系数影响不大 ,低载荷时磨损机制以犁沟为主 ,磨损失重量微乎其微 ,故在此条件下 ,材料中的硬质相数量可以多些。高载荷时以剥落为主 ,磨损量增大 ,硬质相数量应适当减少。     

自润滑弹头壳用钢摩擦行为研究

为减轻身管內膛磨损,提高身管寿命,提出了采用销盘摩擦方式模拟弹头与身管內膛的摩擦行为方法。利用扫描电子显微镜和光学轮廓仪对销盘摩擦表面分别进行表征,研究了常用弹头壳用材和自润滑弹头壳用钢对磨Cr层的摩擦行为,并对自润滑机制进行了探讨。结果表明：弹头壳用钢在低硬度范围内（161~227HV0.2）,随着硬度的增加,室温摩擦系数缓慢降低（约11%）,700 ℃高温时摩擦系数则变化不大,说明通过改变硬度来减小摩擦系数的效果不明显;而在超低碳钢（223HV0.2）中添加S和Pb,可形成固体润滑剂硫化物和Pb,室温摩擦系数可降低约25%,700 ℃高 温时摩擦系数可降低23%~34%,有效地减轻了Cr层磨损。     

烧结温度对Ti2SnC导电陶瓷摩擦磨损性能的影响

采用Ti粉、Sn粉和C粉为反应物原料,通过机械合金化和放电等离子(SPS)烧结进行Ti2SnC导电陶瓷的制备,探讨烧结温度对机械合金化产物和烧结块体的相组成及微观形貌的影响,同时对烧结块体的硬度、摩擦磨损性能进行分析。研究表明:温度为600~1 000℃,块体的硬度和摩擦因数随着烧结温度的提升而逐渐降低;温度为1 000℃;块体具有较低的硬度和较小的摩擦因数;温度超过1000℃,高温导致部分Ti2SnC开始分解,块体的硬度开始增加,摩擦磨损性能下降。     

激光能量密度对激光熔覆NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响

为探究激光熔覆过程中能量密度对NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响,在304不锈钢表面制备了NiCoCrAlY涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了NiCoCrAlY涂层的相组成和微观组织。通过显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机研究了NiCoCrAlY涂层的硬度和耐磨性能。结果表明：NiCoCrAlY涂层气孔数量随激光能量密度增大而减少,熔深和熔高随激光能量密度增大而增大,当激光能量密度为3.8 kJ/cm²时涂层稀释率最低,同时气孔数量较少。NiCoCrAlY涂层中包含γ/γ′相和β相,微观结构以柱状晶为主,随着激光能量密度的增大,β相含量升高,柱状晶变大。不同激光能量密度下NiCoCrAlY涂层硬度均高于基体,当激光能量密度为3.8 kJ/cm²时 涂层硬度最高,为301 HV_0.2. 在往复摩擦磨损实验中,当激光能量密度为3.8 kJ/cm²时 NiCoCrAlY涂层摩擦系数最小为0.46,磨损体积最少为0.235 9 mm³,磨损机理主要为磨粒磨损,耐磨性能最好。     

三维编织碳纤维/环氧复合材料的磨损特性研究

采用RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂(记为C_(3D)/EP)复合材料,对其摩擦磨损动力学进行了研究,讨论了载荷及滑动速度等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响及磨损机理。结果表明,复合材料的摩擦因数和磨损率随着载荷的增加单调降低。滑动速度对复合材料的摩擦因数影响较小,但对磨损率影响较大。滑动速度较高时,磨损率较低。低速低载时复合材料的磨损机制主要为疲劳和粘着磨损,反之以粘着为主。     

TiN类薄膜的激光化学汽相沉积

在Ｔｉ和Ｔｉ合金表面镀上一层薄膜以提高它的硬度，耐磨性及耐蚀性等是很有意义的，研究了用激光化学汽要沉积的方法在Ｔｉ和Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ基体材料上沉积ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）薄膜的工艺，并获得良好膜层的最佳工艺，在低压下用激光化学汽相沉积（ＬＣＶＤ）方法制备成功的ＴｉＮ类薄膜颜色金黄，成份均匀，其平均显微硬度为２５００ＨＫ，耐磨性基体材料提高６倍。     

TiAlN/TiN减摩耐磨涂层试验研究

用多弧离子镀法在旋转密封环表面沉积TiAIN/TiN复合涂层。并用扫描电镜，X射线衍射仪和显微硬度计研究膜层性能。测试结果表明：TiAIN/TiN复合涂层的主要相TiN，以(111)晶面生长；表面粗糙度为0.48 μm;膜基结合力为40 N;显微硬度为HV=2 035；TiAIN/TiN复合涂层密封环实际工况的摩擦因数为0.37，平均磨损率为7.96×10-10 m3/h．     

循环氩离子轰击-等离子体增强化学气相沉积 TiN 膜组织与性能研究

分析对比了常规ＰＥＣＶＤＴｉＮ膜与循环氩离子轰击－ＰＥＣＶＤＴｉＮ膜组织与性能的差异。结果表明，循环氩离子轰击－ＰＥＣＶＤＴｉＮ膜较之常规ＰＥＣＶＤＴｉＮ膜，其组织细小致密，膜内残余氯含量显著降低，膜的硬度与耐磨性提高，但膜－基体结合强度没有显著改变。     

冶金矿山湿式磨机衬板钢冲击腐蚀磨损行为的研究

利用改造的MLD - 10型冲击腐蚀磨损模拟试验机 ,研究了三种冶金矿山湿式磨机衬板钢的冲击腐蚀磨损行为。研究表明 ,在同样的模拟工况条件下 ,新研究开发的低碳高合金钢比高锰钢、中碳合金钢具有更佳的耐冲击腐蚀磨损性能 ,并通过对试样表面磨损形貌的观察分析 ,发现低碳高合金钢以冲击磨损为主 ,高锰钢以冲蚀为主 ,而中碳合金钢则是严重的冲蚀磨损     

Fe1-xBx磁性纳米膜微波磁损耗研究

用直流磁控溅射法制备了Fe1-xBx薄膜。用谐振腔点频测试其微波磁损耗。测试结果和理论计算基本相符。研究了薄膜的制备工艺、组分、厚度、各向异性场、饱和磁化强度和阻尼系数等对微波磁损耗的影响。发现增大薄膜的各向异性场或饱和磁化强度、适当增大阻尼系数对提高磁损耗和展宽共振峰频带有益,而且阻尼系数的微小变化将对磁损耗值产生重要作用。试验也表明制备工艺、薄膜组分、厚度对磁损耗具有重要影响。