超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层的摩擦腐蚀性能研究

目的研究不同喷涂距离下WC-10Co-4Cr涂层的摩擦腐蚀性能,探究其机理并优化工艺参数,以提高涂层性能。方法通过超音速火焰喷涂技术在304不锈钢基体上制备WC-10Co-4Cr防护涂层,通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究涂层的微观结构及相组成,采用维氏显微硬度计测量涂层的显微硬度。采用装配有电化学工作站的摩擦磨损测试仪,对浸没于3.5%NaCl盐溶液中的涂层进行摩擦腐蚀实验,测量涂层在静态及滑动条件下的磨损率、摩擦系数和极化曲线。结果喷涂距离提高时,涂层孔隙率降低,硬度提高,达到1100～1400 HV。在腐蚀介质中滑动摩擦时,WC-10Co-4Cr涂层的磨损率较304不锈钢低2个数量级,磨损率为1.7×10~(-7)mm~3/(N·m),而304不锈钢的磨损率为2.6×10~(-5)mm~3/(N·m)。结论 WC-10Co-4Cr涂层良好的摩擦腐蚀性能归因于承受负载的WC相与产生钝化的金属粘结相之间的协同作用,其抵抗涂层受摩擦腐蚀破坏。     

激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强等显著优点，在航空航天、海洋工程等领域具有广阔的应用前景。然而，钛合金硬度低、耐磨性差，严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。激光熔覆技术具有生产效率高、热影响区窄、结合强度高、组织致密等优势，被广泛用于钛合金零部件表面改性和熔覆修复。高硬、高模量碳化钛的热物性参数与钛合金基材相近，常被选作激光熔覆钛基复合涂层的增强相，以提高其耐磨性。介绍了碳化钛的晶体结构、生长形态和性能特点。综述了碳化钛增强钛基激光熔覆材料体系以及工艺参数对熔覆层成形质量、宏观形貌和微观组织的影响。重点从碳化钛增强相的分布、数量、尺度以及相结构等方面，论述了碳化钛增强钛基激光熔覆层的组织特征，同时阐述了碳化钛强化机制，讨论了碳化钛增强钛基激光熔覆层组织特征与耐磨性能的内在关联性。最后提出了目前激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究中存在的问题与展望。     

正交优化带油特种钢材表面高温耐磨涂料

目的 改善特种钢材在高温、中低速等恶劣工况服役条件下的摩擦磨损性能。方法 采用涂料制备技术对带有二甲基硅油处理的特种钢材进行表面处理。以环氧E-51树脂为基料，可膨胀石墨、CaF2等高温耐磨材料为颜填料，制备了一种适用于特种钢材表面带油涂装的涂料，并以高温磨损、热失重率、腐蚀电流密度等共同作为评价标准，其中高温磨损作为主要评价标准。在单因素实验的基础上进行正交优化试验，利用熵权法将9组正交优化试验进行分析。结果 优化试验结果表明，当颜基比为1.2∶1、石墨用量为35%、CaF2用量为22%、玻璃鳞片用量为18%时，漆膜的高温磨损率仅为0.97%，200 ℃热失重率仅为5.41%，400 ℃热失重率为37.84%，腐蚀电流密度仅为1.337′10-7 A/cm2，漆膜的综合性能最好，其他性能也同样满足国家标准，其中漆膜的耐碱性能远大于国家标准。结论 通过综合加权法计算的正交优化方案的性能比正交9组试验有较为明显的提高，其中高温耐磨率由2.5%降低至0.97%，腐蚀电流密度由2.61′10-7 A/cm2降低至1.337′10-7 A/cm2，而耐高温性能也由原本的最高350 ℃提高到400 ℃。     

铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响

目的 提高石墨与酚醛树脂的界面结合强度，改善酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能。方法 用高温浸渗法制备铜包石墨，并制备铜包石墨-酚醛树脂基复合材料。通过摩擦磨损实验，研究铜包石墨对酚醛树脂基复合材料摩擦学性能的影响，并对比相同成分铜/石墨混合填充酚醛树脂基复合材料的摩擦学性能。通过扫描电子显微镜、能谱仪和光学显微镜对摩擦磨损表面进行分析，研究材料摩擦磨损机理。结果 石墨表面经过金属铜处理后，金属铜由分散的聚集态转变为附着态，制备的铜包石墨颗粒整体分散度高、形状好。铜包石墨-酚醛树脂基复合材料中石墨与基体界面结合紧密，保持了酚醛树脂的连续相结构，摩擦磨损表面相对平整，复合材料平均比磨损率为3.98×10^?6 mm³/(N.m)，瞬时摩擦系数波动幅度小，摩擦磨损机理以粘着磨损为主。相同成分制备的铜/石墨混合填充酚醛树脂基复合材料的界面结合度较差，摩擦磨损表面有较多裂痕，复合材料平均比磨损率为7.80×10^?6 mm³/(N.m)，瞬时摩擦系数波动幅度大，摩擦磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主。结论 石墨通过表面金属铜处理，不仅能提高与基体界面结合强度，还能同时有效提高酚醛树脂基复合材料的耐磨性能和摩擦稳定性。     

钛表面激光熔覆NiCr-Ag复合涂层结构及空间摩擦学性能研究

利用激光熔覆技术在钛基材表面制备了NiCr-Ag复合涂层。用XRD、SEM和HRTEM分析了涂层的组成和组织结构,利用空间摩擦学系统对复合涂层在三种模拟空间环境(高真空、原子氧和紫外辐照)以及大气环境下的摩擦磨损性能进行了系统的研究。采用SEM和EDS对磨损后复合涂层和对偶钢球的形貌和元素面分布进行了分析,揭示了复合涂层在模拟空间环境及大气环境下摩擦磨损失效机理。结果表明：复合涂层在大气环境条件下的摩擦磨损性能优于在三种模拟空间环境下的摩擦磨损性能；真空下的辐照对复合涂层的摩擦磨损性能有显著的影响,辐照会增加涂层表面氧化；复合涂层在高真空、原子氧和紫外辐照模拟空间环境下的磨损机理为较严重的粘着磨损、磨粒磨损和塑性变形,在大气环境条件下的磨损机理主要为磨粒磨损。     

耐磨合金钢的回火脆性、变质处理及组织遗传性

探讨了耐磨合金钢的回火脆性、变质处理及组织遗传性3个特征对其组织与力学性能的影响,分析了获得高性能耐磨合金钢的关键问题和方法。     

Tribological and corrosion behaviors of fluorocarbon coating reinforced with sodium iron titanate platelets and whiskers

A series of sodium iron titanate (NFTO)–fluorocarbon composite coatings have been prepared with the liquid-phase blending method. The effects of two types of NFTO, NFTO platelets, and NFTO whiskers, on the tribological and corrosion behaviors of the composite coatings, are systematically studied. The results show that the addition of NFTO can significantly enhance the friction-reducing and wear resistance performances of the fluorocarbon coating. Under dry sliding, the minimum specific wear rate is 1.67 × 10⁻⁴ mm³/Nm for the platelet-filled composite coatings and 1.15 × 10⁻⁴ mm³/Nm for the whisker-filled composite coatings, respectively, showing a decrease of 83.5 and 88.6% than that of pure coating. Under a simulated seawater environment, the minimum specific wear rate is 5.44 × 10⁻⁵ mm³/Nm for the platelet-filled composite coatings and 0.84 × 10⁻⁵ mm³/Nm for the whisker-filled composite coatings, respectively, showing a decrease of 90.5 and 98.5% than that of pure coating. The morphologies of worn surfaces, wear debris, and transfer films are analyzed, and the corresponding wear resistance mechanisms are discussed. The electrochemical impedance spectroscopy certifies a remarkably improved corrosion resistance of the composite coatings which have been immersed in 3.5 wt % NaCl solution for 30 days. The composite coating reinforced with 7.5 wt % platelets shows the highest resistance of 256.3 × 10⁶ Ω·cm², approximately two orders of magnitude higher than that of pure coating. © 2020 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48936.     

直接激光沉积Al2O3增强NiCrAlY涂层的微观组织及力学性能

目的改善NiCrAlY涂层微观组织并提高其力学性能。方法采用直接激光沉积方法制备100%NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和Ni CrAlY+20%Al_2O_3三种样件,分别利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA),对不同成分样件进行相组成分析、微观组织观察以及元素组成检测,使用维式显微硬度测试计和万能摩擦磨损试验机,分别检测各个涂层的显微硬度和摩擦系数。结果在NiCrAlY中添加Al_2O_3后,Al_2O_3以不规则形状或球形分布在晶内或者晶界处,其尺寸小于2μm。三种复合涂层样件均由γ-Ni和β-NiAl相组成,添加Al_2O_3陶瓷颗粒后,涂层一次枝晶臂间距均减小,且Ni-Y相显著减少,Y2O3陶瓷颗粒弥散分布在基体的晶内与晶界处。NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3涂层的平均硬度分别为(440.69±30)HV0.2、(482.18±30)HV0.2和(453.09±20)HV0.2,100%NiCrAlY、NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3涂层的摩擦系数分别为0.77、0.55和0.52。结论加入Al_2O_3后,基体晶粒有一定程度的细化。在晶粒细化作用以及陶瓷颗粒弥散作用下,涂层的显微硬度有所提高,其中NiCrAlY+10%Al_2O_3的硬度最高,相比NiCrAlY基体提高了约9.5%。此外,发现添加Al_2O_3后,NiCrAlY+10%Al_2O_3和NiCrAlY+20%Al_2O_3样件的摩擦系数比NiCrAlY样件下降均超过25%,其中NiCrAlY+10%Al_2O_3样件的磨损量最小,相对于NiCrAlY涂层下降了近13.5%,耐磨性明显改善。     

铍铜合金断续切削后刀面磨损机理研究

目的研究断续切削过程温度变化对刀具粘结现象、涂层剥落和刀具磨损的影响。方法搭建了仿铣削加工的断续车削实验平台,采用热电偶法测量了断续切削过程中刀具后刀面在不同速度下的切削温度,利用带有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)观察后刀面随速度变化的磨损形貌并分析后刀面磨损区域的元素组成,阐述了后刀面温度和刀具磨损之间的联系,研究了Ti AlN涂层硬质合金刀具断续切削铍铜合金C17200时的后刀面磨损机理。结果随着切削速度的增加,刀具温度在v=500 m/min出现峰值,温度越高,后刀面的涂层剥落和粘结磨损现象越严重,涂层剥落和粘结磨损现象在切削速度为500 m/min时最严重,而后随着刀具温度的降低而减缓,切削速度600 m/min时的涂层剥落和粘结磨损现象相比500 m/min时有所减轻。结论断续切削过程中,刀具持续性地经受"负载-卸载"、"升温-降温"产生的高温、冲击和加工环境的不稳定性,是引起粘结现象、涂层剥落和刀具磨损的主要原因。涂层剥落和粘结磨损是导致铍铜合金断续切削刀具失效的主要磨损形式。     

AlN对铁基合金等离子喷焊层组织和摩擦磨损性能的影响

目的 加入AlN提高铁基合金的摩擦磨损性能。方法 采用PTA-400E3-HB等离子喷焊设备在Q235钢表面制备添加AlN的铁基合金喷焊层。通过光学显微镜、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）研究喷焊层的组织和相结构。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机和台阶仪对喷焊层的硬度和摩擦磨损性能进行测试。结果 添加AlN的喷焊层主要物相为α-Fe、γ-Fe和(Fe,Cr)7C3。未添加AlN的喷焊层由等轴晶组成，添加AlN的喷焊层呈现柱状树枝晶，且随AlN量增加，树枝晶组织愈加粗大。添加1%AlN喷焊层的平均显微硬度最高，为(890.1±46.8)HV0.3，比铁基喷焊层的显微硬度高131.6HV0.3；当AlN含量增加，未转变奥氏体量增加，导致喷焊层的硬度降低。加入AlN的喷焊层的摩擦系数均降低，摩擦系数稳定在0.40~0.57之间。当AlN添加量为3%时，喷焊层的磨损形貌最光滑，磨损率为1.15×10-14 m3/(N?m)。添加AlN后，喷焊层的磨损机理从之前的粘着磨损变为磨粒磨损。结论 添加AlN能提高铁基喷焊层的摩擦磨损性能。