底层硬质合金间隔分布自润滑涂层的制备及其摩擦磨损性能研究

为了提高45钢的减摩和润滑性能,选择石墨和YG8硬质合金棒作为电极材料,利用电火花沉积在45钢基体表面制备底层硬质合金间隔分布的自润滑涂层,使用扫描电子显微镜、Image J软件以及EDS对涂层形貌、组成成分进行观察和研究,利用HSR-2M型摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,分析了相同条件下自润滑涂层、基体和石墨涂层的摩擦磨损性能以及不同条件下自润滑涂层的摩擦磨损性能。厚度75μm、表面粗糙度1.679μm的自润滑涂层均匀、致密,摩擦系数和磨损量相较于基体和石墨涂层明显下降。在载荷为40N和往复摩擦频率为400t/min时,自润滑涂层的摩擦系数最小分别为0.213和0.225。研究结果表明,涂层的耐磨性和润滑性能受底层硬质合金、往复摩擦频率以及载荷的影响,原因是底层硬质合金层不仅能为顶层石墨涂层提供支撑,同时还能与石墨结合生成新的润滑膜,提高自润滑涂层的耐磨性和润滑性。     

微织构表面电射流沉积MoS2/Ti涂层及其摩擦磨损特性研究

利用激光加工技术在YG6硬质合金基体上制备椭圆阵列微织构。配制了MoS_2/Ti悬浮液,利用电射流沉积技术在YG6硬质合金基体上沉积了厚度为17μm的MoS_2/Ti涂层,研究了电射流沉积流量和沉积高度对涂层形貌的影响。当沉积流量为12μL/min、沉积高度为5mm时,获得了均匀紧凑的MoS_2/Ti涂层。对MoS_2/Ti涂层沉积前后织构化基体摩擦磨损特性进行研究,结果表明:表面织构可以降低摩擦系数及其波动程度,有效储存涂层材料;MoS_2/Ti涂层降低基体表面的摩擦系数效果更为明显,能够减缓基体的磨损程度。     

TiN涂层在一般零件表面的摩擦磨损性能

摩擦磨损现象存在于各类机械设备中,造成了很大的经济损失。选用了一般零件最常用的45#钢作为实验材料,研究45#钢表面沉积TiN涂层后,在摩擦磨损试验机上的摩擦磨损性能。通过实验比较不同载荷、不同转速对TiN涂层的摩擦磨损性能影响,由结果显示,TiN涂层不能降低摩擦系数,但能有效降低基体表面的磨损率。     

模具钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的制备及其摩擦性能研究

为了改善模具钢表面质量,采用多弧离子镀技术在H13模具钢表面沉积CrAlN薄膜,探讨H13钢基体表面渗氮处理后对薄膜表面形貌、硬度、结合力、抗氧化性和摩擦磨损性能的影响。结果表明：基体表面渗氮处理前后制备的CrAlN涂层表面均匀致密,都有少量的大颗粒,涂层表面均呈CrN（200）面择优取向,而渗氮后制备的涂层CrN（200）面择优取向更强;基体H13钢经过表面渗氮后,硬度显著提高,对制备的涂层具有支撑作用,降低了裂纹产生倾向,提高了涂层产生裂纹的临界载荷,提高了涂层的膜基结合力;相较于基体表面未渗氮处理制备的CrAlN涂层,基体表面渗氮后制备的CrAlN涂层具有更高的硬度和结合力,更为优异的摩擦磨损性能,且抗高温氧化性能显著增强。     

钴基合金微弧火花沉积层磨损性能研究

为提高40Gr钢表面的耐磨性与耐蚀性,以钴基合金为电极,采用微弧火花技术,在40Cr钢表面制备钴基合金涂层.以GCr15滚珠为上试样,钻基合金涂层为下试样,采用HT-500高温摩擦磨损实验机进行对磨实验研究,测定润滑条件下沉积涂层的摩擦系数.利用扫描电镜观察磨痕形貌,探索磨损机制.研究结果表明:在润滑条件下,在100g...     

离心泵壳体用材料摩擦磨损性能研究

在离心泵工作过程中,泵壳承受着严重的热应力和机械应力.针对典型的泵壳材料、硬质合金和化学气相沉积(CVD)涂层进行了摩擦和磨损实验.首先,测试三种类型的试样的宏观和微观硬度.然后,为了模拟离心泵工作过程中的摩擦过程,进行了高温销盘摩擦和磨损测试,比较了材料的摩擦因数和磨损率.光学轮廓仪和扫描电镜观察表明,HT200、硬质合金YG8和CVD涂层在200℃下的磨损机理分别为粘着磨损、磨料磨损和疲劳磨损.     

Fe基非晶涂层的组织结构与耐磨性研究

利用电弧喷涂技术在45#钢基体上制备了Fe基非晶合金涂层。与YG8球配副,在干摩擦条件下对涂层与45#钢的摩擦磨损性能进行了对比研究。采用XRD、扫描电镜及显微硬度计等分析仪器对涂层组织结构及磨损形貌进行表征。结果表明:涂层中含有非晶相,孔隙率较少,涂层平均硬度高达HV1124。与45#钢相比,涂层的摩擦因数较小,耐磨性明显高于45#钢基体,其磨损机制以片状剥落为主。     

H13钢氮化前后表面磁控溅射CrAlN薄膜的摩擦磨损性能

为了提高H13钢的表面耐磨性能,用直流磁控溅射法在氮化与未氮化的H13钢表面沉积CrAlN薄膜,并对处理前后的摩擦磨损性能进行了比较;用扫描电镜观察薄膜形貌,并测其厚度;测量了随炉硅片的薄膜显微硬度;用摩擦磨损试验机测试了在室温和600℃条件下薄膜的摩擦磨损性能。结果表明：薄膜平均厚度为4．8μm,硬度为23．7GPa;室温条件下材料的表面摩擦因数为0．60～0．65,600℃条件下摩擦因数为0．61～0．96;CrAlN／氮化H13钢和CrAlN／H13钢在室温摩擦时的耐磨性分别是H13钢的1．9倍和1．7倍,在600℃条件下耐磨性分别是H13钢的1．25倍和7倍。     

模具钢表面Co/TiC熔覆层的组织与高温磨损性能

利用6 kW横流CO2激光器制备了Co50熔覆层和不同成分配比的Co/TiC复合涂层来改善H13模具钢表面的热磨损性能.借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和高温摩擦磨损试验机分析了涂层的结合特征、物相组成和不同温度下的摩擦磨损性能.结果表明,当预置层粉末TiC含量(重量百分比)小于等于20％时,熔覆层与H13钢基材呈良好的冶金结合;随着TiC含量的增加,Co/TiC复合涂层截面平均显微硬度呈上升趋势,但涂层中基体相种类减少:Co+10％TiC涂层由TiCo3、Cr2Ni3和Cr-Ni-Fe-C组成,Co+20％TiC涂层由Cr2Ni3和γ-Co组成,Co+30％TiC涂层为γ-Co固溶体.Co+ 20％ TiC涂层的高温耐磨性比C050涂层显著提高,摩擦系数平稳;700℃时复合涂层的磨损机制主要为氧化磨损和疲劳磨损.结果显示Co+20％TiC涂层具有良好的综合性能.     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层的显微组织与磨损性能

采用超音速火焰喷涂技术在H13钢基体上制备Cr_3C_2-NiCr涂层,研究了涂层的显微组织、物相组成及摩擦磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明:Cr_3C_2-NiCr涂层与H13钢基体结合紧密,厚度约为340μm;涂层由Cr_3C_2硬质相、NiCr黏结相及少量Cr7C3相组成,组织致密,孔隙率为0.63%;Cr_3C_2-NiCr涂层与H13钢的稳定摩擦因数分别为0.90,0.75,涂层磨痕深度及磨损率仅为H13钢的1/2,涂层耐磨性能较好;Cr_3C_2-NiCr涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

Ni-P-MoS2自润滑复合镀层的研究

在钢铁材料的基体上沉积了N i-P-MoS2复合镀层,借助于SEM、XRD、热分析仪、显微硬度计、磨损试验机等设备对镀层的表面形貌、成分、结构、硬度以及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:MoS2粒子的加入不影响基质金属N i-P合金的结构和晶化转变,N i-P-MoS2复合镀层无论在干摩擦状态还是油摩擦状态均具有较N i-P镀层低的摩擦因数,但是2种状态下磨损失重都很大,因而它是一种具有优异减摩性能的复合镀层。     

石墨烯/MoS2复合涂层多环境下的摩擦学性能

以MoS2作为润滑剂,以石墨烯(GE)作为润滑添加剂,采用喷涂法在GCr15钢样片表面制备不同含量的GE/MoS2复合涂层。利用HSR-2M型高速往复式摩擦磨损试验机测试涂层在干摩擦及海水环境中的摩擦磨损性能,并分析了磨痕形貌及磨损机制。结果表明:添加适量石墨烯可明显改善MoS2涂层的摩擦磨损性能,且海水环境中涂层的摩擦因数、磨损率均低于干摩擦;在干摩擦和海水环境下,随着石墨烯含量的增加,GE/MoS2复合涂层的摩擦因数和磨损量均呈现先下降后上升的趋势,当石墨烯质量分数为0.8%时,摩擦磨损性能最优。干摩擦下MoS2涂层的磨损机制为疲劳磨损、黏着磨损和磨粒磨损,GE/MoS2复合涂层主要为磨粒磨损;而在海水环境下几种涂层均仅出现磨粒磨损。     

H13钢激光相变硬化的组织与性能试验研究

为提高H13热锻模具的耐磨性能和耐腐蚀性能，利用激光相变硬化技术对H13钢进行处理，采用XRD衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪、电化学工作站及高温摩擦磨损试验机对其相结构、显微硬度、耐腐蚀性及耐高温磨损性能进行测试。硬化层由针状马氏体、板条马氏体和碳化物组成，硬化深度为0.71 mm，显微硬度约为750 HV0.3。在脱模剂溶液中，硬化层的自腐蚀电流密度比基材小一个数量级。硬化层高温磨损的质量为基材的7%，磨损机理以黏着磨损为主，同时伴有磨粒磨损和氧化磨损。     

活塞环表面离子镀硬质膜的摩擦学性能研究

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命,采用离子镀技术在活塞环表面制备了CrN硬质膜,并利用SRV摩擦磨损试验机考察了硬质膜的摩擦学特性,研究结果表明离子镀硬质膜的摩擦系数基本与镀铬层一致,但磨损量远低于镀铬层的磨损量,与两种涂层活塞环配副的缸套试样的磨损量基本相当。     

纳米SiO2对火焰喷涂尼龙1010涂层干摩擦磨损性能的影响

为了探讨纳米SiO2(n-SiO2)对火焰喷涂尼龙(PA)1010涂层干摩擦磨损性能的影响,采用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机对不同n-SiO2含量的尼龙1010涂层的干摩擦磨损性能进行了测试;并利用扫描电子显微镜(SEM)对复合涂层的磨损表面进行观察,以探讨n-S iO2对火焰喷涂尼龙1010涂层摩擦磨损性能的影响机制。结果表明:n-SiO2的加入能明显提高尼龙涂层的耐磨性,降低摩擦因数,疲劳磨损、粘附磨损及犁切现象明显减轻;当n-SiO2含量为1.5%(质量分数)时,复合涂层摩擦磨损性能最佳,试验条件下磨损量降低近4倍,摩擦因数降低23%,跑合期降低44%,复合涂层与GCr15钢环对磨时的磨损机制主要为疲劳磨损和轻微的粘附磨损。     

硅酸盐粉体作为润滑油添加剂在金属磨损表面成膜机制

在润滑油中添加蛇纹石硅酸盐粉体,采用MM-200摩擦磨损试验机研究了45#钢-45#钢摩擦副磨损表面的自修复陶瓷膜层形成机制,借助SEM及EDAX测试分析自修复陶瓷膜层的表面形貌及表面成分组成。结果表明摩擦能量对硅酸盐添加剂在磨损表面形成自修复膜层有很大的影响:自修复膜层为氧化物陶瓷材料,主要成分来自于硅酸盐添加剂。在低载荷300 N时,摩擦因数减小,硅酸盐添加剂不能转移到磨损表面,不能形成自修复膜层,仅仅起到减磨作用。下试样的失重随磨损时间增加而增加;在试验时间为20 h时,试样失重达到最大值,随后试样的失重反而减小。在载荷为600 N、900 N,试验时间30 h摩擦磨损后,在金属表面形成自修复保护膜,磨损表面比较平整光滑,无明显的片层剥落和犁沟,摩擦发生在自修复陶瓷材料之间,摩擦因数增加。硅酸盐添加剂在机械剪切作用下变形,在金属的磨损表面上铺展,并且在摩擦磨损过程中不断向摩擦表面转移,形成了均匀光滑的自修复膜层。自修复膜层隔离了金属摩擦表面的直接接触,摩擦磨损发生在自修复膜层之间,有效地降低了金属的磨损。     

Tribological behaviour and wear mechanism of MoS2–Cr coatings sliding against various counterbody

MoS₂–Cr coatings with different Cr contents have been deposited on high speed steel substrates by closed field unbalanced magnetron (CFUBM) sputtering. The tribological properties of the coatings have been tested against different counterbodies under dry conditions using an oscillating friction and wear tester. The coating microstructures, mechanical properties and wear resistance vary according to the Cr metal-content. MoS₂ tribological properties are improved with a Cr metal dopant in the MoS₂ matrix. The optimum Cr content varies with different counterbodies. Showing especially good tribological properties were MoS₂–Cr8% coating sliding against either AISI 1045 steel or AA 6061 aluminum alloy, and MoS₂–Cr5% coating sliding against bronze. Enhanced tribological behavior included low wear depth on coating, low wear width on counterbody, low friction coefficients and long durability.     

热喷涂MoS2/PA(聚酰胺)复合涂层的摩擦学性能及磨损机理研究

利用热喷涂技术在45钢上制备了MoS2／PA(聚酰胺)复合涂层，考察了不同填料含量复合涂层的摩擦磨损性能，采用SEM分析涂层及对偶磨损表面形貌，并探讨了填料对复合涂层摩擦磨损性能的影响机制。结果表明：填料含量大于39／6时，虽然摩擦因数较小，但磨损率很大，且大于纯PA涂层的磨损率；当填料含量小于3％时，涂层摩擦学性能有所提高。     

电沉积稀土改性陶瓷涂层磨损性能研究

探讨了在电火花加工机床上沉积碳化钛金属陶瓷涂层方法,利用TiC,WC,Mo,N i粉未添加不同比例稀土元素在高压下压制并烧结了试验电极,在45#钢表面沉积了不同稀土含量的TiC陶瓷涂层,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、环块式磨损试验机对涂层组成、组织形态进行、硬度及摩擦学性能分别进行了研究,并结合试验结果进行了理论分析。试验结果表明:用电火花放电法可沉积TiC陶瓷涂层,涂层中加入质量分数为0.5%的氧化镧后,涂层的耐磨性能较未加稀土涂层提高了3倍,摩擦因数减少10%,而加入过多的稀土镧氧化物则不利于涂层组织性能及耐磨性能的改善。稀土氧化镧对涂层的组织有改善作用,加入适量的稀土元素使得涂层致密性提高,减少涂层中的缺陷,涂层表面呈多孔结构特性。     

火焰喷涂PA1010/n-SiO2复合涂层干摩擦磨损性能

利用火焰喷涂法制备PA1010/n-SiO2复合涂层,并采用均匀试验设计方法研究涂层在干摩擦条件下同GCr15 钢环配副时的摩擦学性能;利用SPSS 12.0统计软件对试验结果进行回归分析, 建立涂层摩擦系数和磨损质量损失同pv值 (摩擦载荷与摩擦速度的乘积)相关性的数学模型;利用示差扫描量热仪(Differential scanning calorimetry, DSC)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)对复合涂层的热性能和磨损表面形貌进行分析。结果表明,n-SiO2的加入能明显提高涂层的结晶性能、耐磨性能。当n-SiO2含量为1.5%时,复合涂层摩擦磨损性能最佳,在试验条件下磨损质量损失降低近4倍,摩擦因数降低23％,跑合期缩短44％,复合涂层与GCr15钢环对磨时的磨损机理主要为疲劳磨损和轻微的粘附 磨损。