Al2O3-20%TiO2涂层与Al2O3-40%TiO2涂层磨损性能的对比研究

主要对比分析了Al2O3-20%TiO2涂层和Al2O3-40%TiO2涂层与浸树脂石墨进行干滑动摩擦时的磨损性能.实验表明:Al2O3-20%TiO2涂层与Al2O3-40%TiO2涂层的磨损率都随摩擦时间的增大呈先降低后增大的趋势;在相同实验条件下,Al2O3-20%TiO2涂层的耐磨性能要优于Al2O3-40%TiO2涂层材料,且摩擦过程中的主要磨损机理为:粘着磨损和脆性断裂.     

铝合金表面纳米Al2O3-40%TiO2复相陶瓷涂层力学与摩擦学性能

为提高铝合金零部件的耐磨性能,运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备纳米Al2O3-40%TiO2(NAT40)复相陶瓷涂层,分析该涂层的微观结构,测试其主要力学性能,研究其在干摩擦和3.5%NaCl溶液中的摩擦行为与机制。结果表明:NAT40涂层的显微硬度为638.6 HV0.5,断裂韧度为13.3 MPa.m1/2,与基体的临界结合力达到80.35 N,均高于微米Al2O3-40%TiO2(MAT40)涂层。干摩擦时,随着载荷从3 N增大至12 N,NAT40涂层的摩擦因数从0.20上升至0.32,其磨损失重也从1.3 mg增大到2.2 mg;轻载3 N时,涂层以微观切削磨损为主,而在重载12 N条件下,磨损表面闪温计算值达到541.65℃,导致涂层的强度和硬度下降,磨损机理变为多次塑变磨损、粘着磨损和氧化磨损。在3.5%NaCl溶液摩擦环境中,NAT40涂层在相同载荷条件下的摩擦因数较干摩擦时显著降低,但重载(12 N)时,其磨损失重却比干摩擦时增加22.7%;随着载荷的增加,涂层的磨损机理由疲劳磨损转变为应力腐蚀磨损。     

氧化镧掺杂对等离子喷涂Al_2O_3-40%TiO_2涂层组织和耐磨性能的影响

在45#钢基体上大气等离子喷涂制备了Al2O3-40%TiO2(AT40)以及添加不同含量La2O3稀土的陶瓷涂层,利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的组织结构和形貌进行了研究,并分析了涂层的显微硬度和磨损性能.研究结果表明:添加稀土的AT40涂层主要是由Al2O3、Al2TiO5和LaAl11O8相组成.基体与粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面.添加稀土的涂层孔隙率降低,显微硬度和断裂韧性略有增加.在相同的摩擦磨损试验条件下,稀土/AT40涂层比AT40涂层具有更好的耐磨性,磨损机制都主要是脆性剥落磨损和粘着磨损.     

超音速火焰喷涂锡青铜-钢基双金属材料摩擦性能

采用超音速火焰喷涂QWFSn8Zn3粉末制备钢背双金属材料。研究不同润滑介质、不同表面粗糙度和不同摩擦载荷对超音速喷涂锡青铜-钢基涂层摩擦性能的影响。分析锡青铜涂层的磨损形貌和磨损机制。研究结果表明:抗磨液压油润滑条件下,涂层有最小的摩擦因数0.093,30#润滑油、液体石蜡和固体MoS2润滑下涂层摩擦因数分别为0.099、0.107和0.099;随表面粗糙度减小,喷涂锡青铜-钢基涂层摩擦因数逐渐减小;随着摩擦载荷的增加,喷涂层摩擦因数逐渐减小;不同润滑介质条件下,涂层存在磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损共同作用的磨损机制。     

水润滑下Al2O3 、Al2O3+13%TiO2等离子喷涂层的摩擦磨损特性

针对纯水液压元件摩擦副实际工况，研究了水润滑状态下Al2O3和Al2O3 13%TiO2等离子喷涂试环分别与整体烧结Al2O3块之间的摩擦磨损特性，考察了摩擦系数及试环磨损量随时间的变化，利用扫描电子显微镜（SEM）观察了磨痕的表面形貌，利用X射线能量色散谱仪分析了磨痕表面的元素组成。研究结果表明：水润滑条件下两种摩擦副的磨损机理主要是脆性断裂、微切削与腐蚀磨损；摩擦副Al2O3环/整体烧结Al2O3块的摩擦学性能优于Al2O3 13%TiO2/Al2O3块，它们更适合作为纯水液压元件的摩擦副材料。     

氧化镧对纳米Al2O3-13TiO2等离子喷涂层的摩擦磨损性能影响

以添加少量氧化镧的团聚纳米Al2O3-13%TiO2粉末为原料,利用等离子喷涂技术制备纳米陶瓷涂层,在MMS-1G型高速摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,并利用扫描电镜和能谱仪表征其磨损表面。结果表明:添加1%氧化镧的涂层具有更低的孔隙率,更高的抗拉结合强度;在高速摩擦磨损试验过程中,氧化镧可起到降低摩擦因数及磨损率的作用,添加1%氧化镧的纳米涂层摩擦磨损性能优良。磨损是由涂层微裂纹扩展导致的涂层剥落引起的,黏着磨损显著。     

爆炸喷涂Al_2O_3-20%TiO_2涂层与浸树脂石墨摩擦副的磨损行为

研究了爆炸喷涂Al_2O_3-20%TiO_2涂层与浸树脂石墨进行干滑动摩擦时的磨损性能和磨损机理,并对比分析了Al_2O_3-20%TiO_2和Al_2O_3-40%TiO_2涂层的磨损性能。结果表明:该陶瓷涂层的磨损率随摩擦时间的延长呈先减小后增大的趋势,在相同试验条件下,Al_2O_3-20%TiO_2涂层的耐磨性能优于Al_2O_3-40%TiO_2涂层的;Al_2O_3-20%TiO_2涂层的磨损率随载荷和速度的增大而增大,在大于30 N后磨损率迅速增大;陶瓷涂层的磨损机理主要为粘着磨损。     

等离子喷涂耐磨陶瓷涂层的组织研究

为了满足表面冶金强化零件的各项性能要求,本论文主要研究了等离子喷涂Al2O3-13wt%TiO2复合陶瓷涂层的微观组织结构以及涂层的硬度和摩擦磨损等性能。研究表明:Al2O3-13%TiO2涂层具有良好的致密度,结合强度相对较低;而硬度又较大;涂层中有硬质相或颗粒,虽然宏观硬度并不特别高,但具有很高的耐磨性。     

1100℃下MoSi_2涂层的高温摩擦磨损性能研究

为提高K403镍基高温合金的高温耐磨损能力,采用大气等离子喷涂在镍基上制备了金属间化合物MoSi2涂层,比较分析了基体和涂层与Al2O3配对摩擦副在1100℃下的高温摩擦磨损性能,并采用X射线衍射仪和扫描电镜对摩擦磨损表面进行了物相、形貌和成分分析,进而分析了基体和涂层的磨损机理。研究结果表明:K403合金的摩擦因数在0.35～0.5范围内变化,而MoSi2涂层的摩擦因数在0.65左右波动;MoSi2涂层的磨损率约是基体材料的0.5倍,涂覆MoSi2涂层后,提高了镍基高温合金耐高温磨损能力;镍基合金的高温摩擦磨损机制主要为氧化磨损和疲劳断裂,载荷较小(10N)时,MoSi2涂层的磨损机制主要表现为氧化磨损,较大载荷(40N)时,MoSi2涂层的磨损机制主要表现为氧化磨损和疲劳脆性断裂。     

NiCr-Cr_2O_3-BaF_2/CaF_2爆炸喷涂涂层干滑动摩擦磨损性能

在SRV高温摩擦磨损试验机上,考察了25℃和500℃时NiCr-Cr2O3-BaF2/CaF2爆炸喷涂复合涂层与Si3N4球配对时的干滑动摩擦磨损特性。采用FEIQUANTA-600型环境扫描电镜分析了涂层磨损表面形貌,探讨了该爆炸喷涂层的磨损机制。结果表明:500℃时在干滑动摩擦条件下,爆炸喷涂NiCr-Cr2O3-BaF2/CaF2复合涂层表面形成润滑转移膜,显示出优异的高温自润滑性能,与25℃时相比,500℃时涂层的摩擦因数降低了72.2%,磨痕宽度减少了46.6%;温度显著影响涂层的磨损机制,25℃下为黏着磨损,500℃下为严重塑性变形和轻微磨粒磨损。     

电流对黄铜/Al2O3弥散强化铜合金摩擦副摩擦磨损性能的影响

根据列车受电弓系统的实际工况条件,在自制的销-盘式载流摩擦磨损试验机上研究了Al2O3弥散强化铜合金销试样和黄铜（H62）盘试样摩擦副在载流条件下的滑动摩擦磨损性能,试验条件为速度20m/s、载荷0.63MPa、电流25-75A。试验结果表明,电流对黄铜/Al2O3弥散强化铜合金摩擦副的滑动干摩擦行为具有显著影响。随电流的增加,销试样的磨损率增加,摩擦因数增大,试样表层发生了磨粒磨损和粘着磨损。     

Unlubricated gross slip fretting wear of metallic plasma-sprayed coatings for Ti6Al4V surfaces

Plasma-sprayed Al–bronze or CuNiIn coatings are often applied to protect against fretting wear and extend the operational life of Ti-alloy compressor blades in turbine engines. In order to develop a fundamental understanding of how these coating systems perform under gross slip fretting conditions, bench level fretting wear tests were conducted at room temperature to simulate cold engine startup. Alternative coatings such as plasma-sprayed molybdenum and nickel were also evaluated because of their potential for reducing fretting wear under certain simulated engine conditions. The combination of scanning electron microscopy (SEM), surface profilometry, surface chemistry (EDS), and friction analysis were used to study coating performance and evaluate the interfacial wear mechanisms. In this study, it was determined that all coatings caused significant damage to the mating Ti6Al4V surfaces and that the wear mechanisms were all similar to those of the uncoated baseline case.     

等离子喷涂纳米Al_2O_3-13%TiO_2陶瓷涂层的组织结构与抗冲蚀性能

采用等离子喷涂方法分别制备了常规和纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层,用扫描电子显微镜分析了涂层的显微结构,并对涂层进行了抗冲蚀试验。结果表明:常规陶瓷涂层具有典型的片层状结构,但纳米陶瓷涂层片层状结构并不十分明显,且涂层裂纹数量明显减少;纳米陶瓷涂层中的显微结构的变化改善了涂层的韧性和结合性能;在冲蚀过程中,常规陶瓷涂层表面剥落严重,而纳米陶瓷涂层的冲蚀质量损失较小,抗冲蚀性能比常规陶瓷涂层提高了30%左右。     

不同喷涂工艺制备的Al_2O_3-13%TiO_2涂层表面自由能与冲蚀磨损性能研究

采用接触角测量仪和冲蚀磨损试验机等设备,研究超声速等离子喷涂与普通大气等离子喷涂两种技术制备的Al_2O_3-13%TiO_2涂层的表面自由能和冲蚀磨损性能,并对涂层的显微硬度、孔隙率及成分进行检测分析。研究结果表明,普通大气等离子喷涂技术制备的涂层,其表面和内部结构疏松,孔隙率及显微硬度分别为6.653%和836.93 HV0.1。而超声速等离子喷涂技术制备的涂层,孔隙率及显微硬度分别为3.467%和1 078.68 HV0.1,相比普通大气等离子喷涂而言,超声速等离子喷涂制备的涂层整体性能较为优异。通过对两种涂层的结构和表面自由能分析发现,超声速等离子喷涂Al_2O_3-13%TiO_2涂层由于结构致密、表面自由能较低而具有较为出色的冲蚀磨损性能。     

Experimental study of the speed-dependence tribotechnical characteristics of some plasma-sprayed oxide coatings at elevated temperatures

The effect of the sliding speed on friction and wear characteristics of plasma-sprayed ceramic coatings (Al₂O₃-13% TiO₂, ZrO₂-8% Y₂O₃, Al₂O₃-modified) was studied. Plasma-sprayed coatings are not hard and have high layered structure. Abrasion of coatings in the friction pair with steel and bronze counter-bodies occurs through brittle detachment conglomerated regions with low cohesive resistance. The modified coating (Al₂O₃) has the highest wear resistance and the lower coefficient of friction compared to the coatings (Al₂O₃-13% TiO₂, ZrO₂-8% Y₂O₃) in the studied velocity range (0.1–10 mm/s). Laser melting can be used as an efficient way of increasing the tribotechnical properties of plasma-sprayed oxide coatings.     

等离子喷涂陶瓷水压元件磨损特性的试验研究

一般金属材料不能满足水压传动元件的耐蚀耐磨要求 ,在不锈钢表面通过等离子喷涂工程陶瓷可以使摩擦副元件同时具有金属的韧性和陶瓷的耐磨性。在自制的柱塞滑靴副摩擦磨损试验台上 ,对表面分别喷涂 AL2 O3·13% Ti O2 、Cr2 O3· 5 Si O2 · 3Ti O2 、AL2 O3· 4 0 % Ti O2 、Zr O2 · Mg O的斜盘与工程塑料配对做了磨损试验 ,表明Cr2 O3· 5 Si O2 · 3Ti O2 、Zr O2 · Mg O具有较好的摩擦磨损特性。     

Friction and wear behaviour of Thordon XL and LgSn80 in sliding against plasma-sprayed Cr2O3 coatings

This paper studies the friction and wear behaviour of two important bearing materials, Thordon XL and LgSn80, in dry and lubricated sliding vs. plasma-sprayed Cr₂O₃ coatings. As a reference, AISI 1043 steel is also studied under the same conditions. SEM, EDS and surface topography were employed to study the wear mechanisms. The results indicate that the Thordon XL/Cr₂O₃ coating pair gives the lowest dry friction coefficient (0.16) under a normal load of 45.3 N (pressure 0.453 MPa) at a velocity of 1 m/s. The dry friction coefficient of Thordon XL/Cr₂O₃ coating increases to 0.38 under a normal load of 88.5 N (pressure 0.885 MPa). The dry friction coefficients of the LgSn80/Cr₂O₃ coating are in the range of 0.31–0.46. Secondly, both dry wear rate under low normal load (45.3 N) and lubricated wear rate under a load of 680 N for Thordon XL are lower than those of LgSn80 in sliding against plasma-sprayed Cr₂O₃ coatings at a speed of 1 m/s. However, under a normal load of 88.5 N the dry wear rate of Thordon XL is much higher than that of LgSn80. Thirdly, a high viscosity lubricant (SAE 140) leads to lower wear for Thordon XL and LgSn80 than a low viscosity lubricant (SAE 30). Finally, the dominating wear mechanism for Thordon XL is shear fracture when against the plasma-sprayed Cr₂O₃ ceramic coating. For LgSn80 against plasma-sprayed Cr₂O₃ ceramic coating, abrasive wear is the governing failure mechanism.     

快速砂型铸造用模具表面耐磨涂层的研究

研究适合快速砂型铸造用模具的表面涂层材料,该涂层材料由环氧树脂CYD-128、稀释剂660A和固化剂组成,并添加一定量的微米级Al2O3颗粒。在WTM-1E微型磨损实验机上研究该涂层的耐磨性能,并用扫描电镜和原子力显微镜分析磨损后的表面形貌。结果表明:随Al2O3颗粒含量的增加,复合涂层的摩擦因数逐渐增大,磨损率逐渐降低,当Al2O3颗粒质量分数为5%时,磨损率最低;随Al2O3颗粒含量的增加,复合涂层的磨损机制由黏着占主导逐渐转变为犁削沟占主导;采用该涂层材料处理后的快速砂型铸造用模具具有一定的耐磨性。     

新型铝基滑动轴承合金的摩擦特性研究

在转速200r／min,载荷为750,1000,1500N和转速400r／min,载荷为300,500,750,1000,1500N下,对比了新型铝基滑动轴承合金（TZS88）和ZQSn6—6—3的摩擦特性。结果表明：TZS88的减摩性、耐磨性优于ZQSn6—6—3,可用于取代ZQSn6—6—3制造滑动轴承。TZS88磨损试样的扫描电镜观察表明：其中的锡均匀分布于工作面上,具有润滑、降低摩擦因数和抗咬合的作用。