M2高速钢的高温摩擦磨损行为

采用Bruker UMT-3型高温摩擦磨损试验机,对M2高速钢在200、400和600℃下的高温摩擦磨损性能进行研究。采用扫描电镜观察磨损表面形貌,探讨了其磨损机制。结果表明:温度是影响M2高速钢高温摩擦磨损性能的重要因素。随着温度的升高,磨损体积先升高后降低,400℃时磨损体积最大,分别是200和600℃的15倍和1.2倍。200℃时摩擦因数最大为0.65,随温度升高摩擦因数先降低,随后趋于平稳,400和600℃时分别为0.39和0.40。200℃时M2高速钢的磨损机制为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损,以磨粒磨损为主,碳化物减磨作用明显; 400和600℃时主要磨损机制为粘着磨损和轻微的氧化磨损。400℃时粘着磨损严重,磨损加剧。600℃时以氧化磨损为主,氧化层起到良好的减磨作用,磨损减弱。400和600℃下的摩擦因数较200℃小,这是表面的软化熔融和氧化层的润滑的共同作用所致。     

电泳沉积法制备氧化石墨烯膜的微动电接触性能

目的 研究氧化石墨烯膜在不同表面粗糙度条件下的微动电接触性能.方法 采用金属铜为基底,使用不同粒度的砂纸进行处理,制备不同表面粗糙度的试样.通过电泳沉积法在不同粗糙度的铜表面制备氧化石墨烯膜.通过微动电接触试验装置,研究氧化石墨烯膜在不同表面粗糙度条件下的微动电接触性能.采用拉曼光谱仪分析氧化石墨烯膜的沉积情况.使用白光干涉仪、扫描电镜及能谱仪对磨痕形貌、磨损体积和成分进行分析.结合摩擦因数及接触电阻,分析氧化石墨烯膜在微动磨损下的电接触性能.结果 表面粗糙度为1.51、1.27μm时,氧化石墨烯膜的D峰和G峰强度高于其他试样.在室温条件下,接触电阻最低可降至10 m?,且更加稳定.与未处理试样相比,摩擦因数减少的最大幅度为50％,从0.46减少至0.23(Ra=0.88μm);磨损体积减少的最大幅度为90％,从6.28×105μm3减少至6.40×104μm3(Ra=1.27μm).在100℃时,接触电阻基本不超过200 m?,摩擦因数增加至0.51及以上,磨损体积增加至1.45×105μm3及以上.表面粗糙度为1.51、1.27μm的试样磨损体积明显低于其他两个表面粗糙度的试样.在200℃时,接触电阻最终超过了400 m?,摩擦因数不低于0.49,磨损体积增加至4.05×105μm3及以上.结论 氧化石墨烯膜在表面粗糙度为1.51、1.27μm时的沉积效果较好.氧化石墨烯膜能显著降低接触电阻、摩擦因数和磨损体积.高温下,接触电阻和摩擦因数上升,磨损加剧.     

考虑摩擦升温的铁路列车制动摩擦块高温磨损机制演变∗

铁路列车制动摩擦块的高温磨损对列车制动安全影响显著,现有对于制动摩擦块高温磨损的研究一般通过环境温度控制来模拟制动界面高温条件,而在摩擦生热条件下对制动摩擦块高温磨损机理及演变规律的研究较少。在多模式制动性能试验台上进行摩擦拖曳制动试验,利用显微特征观测仪器、界面几何特征测量设备等,对制动摩擦块的高温磨损机理和演变进行分析探讨。结果表明,在摩擦生热条件下,当制动界面温度从室温上升至460℃时,摩擦块的主要磨损机制依次为磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损。当磨损机制以磨粒磨损为主时,摩擦块表面的缺陷数量多但尺寸小,摩擦因数与常温下接近;当氧化磨损占主导时,形成的氧化膜会提高耐磨性,摩擦块表面损伤较轻。此时,界面接触状态较好,摩擦因数较高,制动性能有所提高;当高温导致摩擦块材料发生软化和塑性流动时,摩擦块接触平台尺寸较大且极为平整,软化的材料充当润滑剂使摩擦因数下降、制动性能降低。同时,塑性流动会造成材料延展性能耗尽和表面材料撕裂,摩擦块表面严重的局部损伤导致接触界面状态较差,磨损机制以黏着磨损为主。在更接近于真实制动工况的条件下进行研究,揭示了摩擦升温过程中铁路列车制动摩擦块高温磨损机制的演变...     

超音速等离子喷涂NiCrCr3C2/Mo复合涂层的高温摩擦磨损性能*

采用超音速等离子喷涂制备了NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、高温摩擦磨损试验机等手段,研究了涂层的微观组织、显微硬度及涂层在25、300、500、750℃下的摩擦磨损性能。结果表明:制备的NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层Mo相分布均匀,组织致密、硬度高;温度对涂层的摩擦因数影响显著,随温度的升高,摩擦因数呈先下降后上升再下降的趋势,750℃时因摩擦界面生成MoO3减摩相使摩擦因数最低;NiCr-Cr3C2/Mo复合涂层在高温下以氧化疲劳剥落为主要失效机制,涂层表面复合氧化膜的形成特点将直接影响涂层的摩擦磨损性能,MoO3的形成是显著提高涂层减摩效果的主要因素。     

不同温度下柔性刷丝HVOF涂层摩擦磨损及氧化行为研究

目的 研究不同温度下柔性刷丝HVOF涂层接触界面的摩擦磨损行为。方法 在销盘摩擦磨损试验机上采用法向载荷2 N,转速900 r/min,对L605刷丝材料与HVOF涂层配副进行不同温度下的摩擦磨损试验,分别利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)和X射线光电子能谱仪(XPS)对摩擦试验后不同温度(200~ 600 ℃)下的刷丝端面进行观察,并对其表面化学成分的价态进行分析。结果 柔性刷丝界面的摩擦因数在0.5~0.9之间,且摩擦因数随着温度的升高而降低,摩擦因数曲线的波动程度则随温度的升高而加剧。随温度的升高,柔性刷丝界面的摩擦磨损状态由三体磨损逐渐转向二体磨损。摩擦界面EDX分析表明,接触界面的氧含量分布存在差异,随温度升高,刷丝表面氧含量增加,且XPS结果表明,不同温度工况下摩擦磨损界面氧元素的结合能并不相同。结论 柔性刷丝接触界面的磨损机制以氧化磨损为主,在400 ℃以下,柔性刷丝界面的磨损机制主要表现为氧化磨损和磨粒磨损,再转变为氧化磨损与黏着磨损共同作用。此外,柔性刷丝界面形成不同的磨损氧化产物,当温度高于400 ℃时,氧元素的结合能呈现双峰。     

TA15钛合金高温摩擦磨损性能研究

目的 为探究TA15钛合金高温耐磨性能的潜力,研究了TA15钛合金在室温~800 ℃下的摩擦磨损性能。方法 利用Rtec摩擦磨损试验机(Rtec,San Jose,USA)进行TA15钛合金的摩擦磨损性能测试,通过激光共聚焦显微镜、JSM-7800F扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等手段,分析了TA15钛合金在不同温度下的磨痕形貌、成分变化以及磨损机理。结果 在不同试验温度下,微观组织没有出现明显变化,主要为等轴α相和β相;不同温度下的摩擦因数波动不大,从室温的0.279下降到600 ℃的0.224,而在800 ℃时,表面严重氧化导致摩擦因数增大到0.309;在室温~400 ℃时,试样表面磨痕不断变窄变浅,犁沟和磨屑不断减少,而到400 ℃以上时磨痕逐渐变宽,比磨损率也大幅增大,且在600 ℃时的磨损量最大;在600 ℃时,以氧化磨损为主,并伴随着磨粒磨损和黏着磨损,且表面磨痕形貌和宽度比较均匀;在800 ℃时磨损表面以黏着磨损和氧化磨损为主,并伴随着高温焊接的发生。结论 TA15合金表面的O元素含量随温度的升高而逐渐升高,并且氧化反应主要发生在β相内。随着试验温度的升高,TA15钛合金磨损表面的氧化磨损现象也更加明显。     

TiN/TiSiN多层膜高温微动磨损特性

采用高精度PLINT高温微动磨损试验机研究了690合金及其表面等离子体化学气相沉积(PCVD)制备TiN/TiSiN多层膜的高温微动磨损特性。结果表明,试验温度（25、200、300 ℃）下TiN/TiSiN多层膜XRD未检测出氧化物,TiN/TiSiN多层膜的硬度和临界载荷分别为2318 HV0.05、57 N。690合金在200 ℃时的摩擦系数、磨损体积均高于室温和300 ℃下的值。TiN/TiSiN多层膜的摩擦系数在200 ℃时最大,在室温时最低;TiN/TiSiN多层膜磨损体积受温度影响较小。相同试验条件下,TiN/TiSiN多层膜摩擦系数和磨损体积均低于690合金,TiN/TiSiN多层膜能有效减低基材的微动损伤。室温时,690合金磨损机制为磨粒磨损和剥层;200 ℃时为磨粒磨损、剥层和氧化磨损;300 ℃时为磨粒磨损和氧化磨损。试验温度下,TiN/TiSiN多层膜的磨损机制均为剥层。     

高速制动盘用CrNiMoV热强钢高温摩擦磨损行为

研究了高速制动盘用CrNiMoV热强钢的组织性能及其在200~500℃高温条件下的摩擦学行为,并探讨其磨损机理。研究结果表明:900℃淬火和600℃回火处理后CrNiMoV钢的部分回火索氏体具有马氏体板条位向,且有球形M_(23)C_6型碳化物和短棒状M_7C_3型碳化物弥散析出,500℃时其抗拉强度(σ_b)、屈服强度(σ_s)分别达到常温条件时的64.6%和64.2%,断面收缩率和断后伸长率分别降低5.2%和16.9%。200℃和500℃条件下CrNiMoV钢的摩擦因数随磨损时间呈增大趋势,300℃和400℃条件下摩擦因数随磨损时间呈下降趋势。试样磨损率随摩擦温度先下降后上升,400℃达到最低0.6×10~(-5)mm~3·N~(-1)·m~(-1),300~500℃时发生轻微氧化磨损。200℃和300℃条件下磨损机理为磨粒磨损和氧化磨损,400℃和500℃时主要发生粘着磨损。     

不同纳米氧化铝含量Ni-P-Al_2O_3化学镀层的高温磨损性能

采用化学镀技术制备不同纳米氧化铝含量的Ni-P-Al2O3复合镀层,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对镀层的表面形貌、化学成分及微观结构进行表征,考察镀层在600℃下的高温氧化性能,并采用高温摩擦磨损试验机对镀层在200℃和600℃下的摩擦磨损性能进行测试,分析其磨损机理。结果表明:纳米氧化铝的加入可有效提高镀层的高温耐磨性能和抗高温氧化性能。随着镀液中纳米Al2O3用量的增加,镀层的氧化质量增加,摩擦因数先减少后增加,镀层的磨损机理发生变化。镀液中纳米Al2O3用量为3 g/L时,镀层具有优异的抗高温氧化性能、较低的摩擦因数和较低的磨损率。复合镀层在较高温度磨损过程中呈现出较高的磨损率和较低的摩擦因数。     

WC颗粒增强钢基表面复合材料的高温摩擦磨损性能

为了对高温磨损工况下表面复合材料的设计提供理论依据,采用高温摩擦磨损试验机对通过真空实型铸渗法制各的WC/钢基表面复合材料的高温磨损性能进行了研究.通过对不同温度下摩擦磨损数据进行分析,结果表明,在温度较低(0～200℃)时,摩擦副具有较大的摩擦系数,随着温度的升高,摩擦系数先降低后增大,而表面复合材料的磨损率随着温度的升高呈先略有降低后升高再降低的趋势.WC颗粒增强钢基表面复合材料在200℃时磨损表现为粘着磨损和疲劳磨损;而在300℃、500℃和600℃时表现为氧化磨损和疲劳磨损,其磨损过程为氧化与剥落交替进行的动态磨损过程.     

H13钢表面Fe_2B单相渗硼层的高温摩擦磨损机理

经过固体渗硼及后续真空热处理在H13钢表面制备得到了Fe_2B单相渗硼层,研究了400~700℃高温下Fe_2B单相渗硼层高温摩擦磨损性能,并探讨了其摩擦磨损机理。结果表明渗硼层的摩擦因数随温度升高呈降低趋势而磨损体积反之;400℃时渗硼层仍具有较好的抗氧化性以及耐磨性能磨损机理主要为轻微氧化磨损以及周期载荷作用下Fe_2B柱状晶碎裂产生微裂纹导致的疲劳磨损;在500℃时磨损机理开始向氧化磨损转变;600℃以上磨损机理转变为氧化磨损占主导;700℃时为严重氧化磨损,渗层出现疲劳剥落现象。     

H13钢表面Fe2B单相渗硼层的高温摩擦磨损机理研究

经过固体渗硼及后续真空热处理在H13钢表面制备得到了Fe₂B单相渗硼层,研究了400~700 ℃高温下Fe₂B单相渗硼层高温摩擦磨损性能,并探讨了其摩擦磨损机理。结果表明,渗硼层的摩擦因数随温度升高呈降低趋势,而磨损体积反之;400 ℃时渗硼层仍具有较好的抗氧化性以及耐磨性能,磨损机理主要为轻微氧化磨损以及周期载荷作用下Fe₂B柱状晶碎裂产生微裂纹导致的疲劳磨损;在500 ℃时磨损机理开始向氧化磨损转变;600 ℃以上磨损机理转变为氧化磨损占主导;700 ℃时为严重氧化磨损,渗层出现疲劳剥落现象。     

7075铝合金温成形过程中摩擦规律研究及有限元仿真分析

采用自主设计的高温摩擦试验机,研究了7075铝合金在边界润滑条件下的摩擦规律,建立不同温度下的变摩擦因数模型,并分析了各温度下的摩擦形貌,通过Abaqus有限元仿真和实际冲压验证变摩擦因数模型的准确性。研究结果表明:在边界润滑条件下,试验温度从100℃升高至300℃时,摩擦因数随着试验温度的增大而升高;在100～200℃时,摩擦因数相对稳定;在200～300℃时,摩擦因数随着滑动时间的增加,先增大后减小然后趋于稳定;在300℃时, 7075铝合金表面犁沟的磨损效果显著;当采用变摩擦因数模型时,铝合金的模拟成形效果更能接近实际的成形效果,有效提高了软件的模拟精度。     

摩擦氧化层对TC4合金磨损行为和摩擦系数的影响

选取TC4合金与3种对偶件微动磨损的完全滑移区,研究摩擦氧化层的形成对TC4合金微动磨损行为和摩擦系数的影响。结果表明:室温下摩擦系数曲线经历阶段性变化,磨损表面未形成摩擦氧化层,磨损率均较高。合金基体加热至260℃时,TC4/GCr15微动摩擦系数曲线最早出现由动态稳定向直线稳定的过渡,最早发生轻微磨损转变和摩擦氧化层的形成,磨损率明显减小,TC4/Si_3N_4和TC4/Al_2O_3微动磨损表面未形成摩擦氧化层,磨损率急剧攀升至最大值。继续升温至450℃时,TC4合金与3种对偶件微动磨损均形成不同于基体的摩擦氧化层,磨损率低于室温且达到最小值。TC4合金良好的高温微动磨损性能可归因于分布均匀、连续致密、粘结良好的摩擦氧化层的形成。TC4合金轻微磨损转变前微动损伤由粘着和磨粒磨损控制,轻微磨损转变后由氧化磨损伴随轻微磨粒磨损控制。     

Inconel690在联氨溶液中的磨损行为(英文)

在控制法向载荷分别为20、50和80 N,位移幅值分别为80、150和200μm的两种不同环境下,以Si3N4陶瓷球/Inconel690平面接触的方式,在PLINT高温微动试验机上进行微动腐蚀试验,循环次数为2×104。结果表明:在滑移区,当载荷、位移幅值一定时,相同温度联氨溶液中的稳态摩擦因数比其在蒸馏水中高;稳态摩擦因数随溶液的温度增加而增加;磨损体积随溶液温度增加而增加。Inconel 690在联氨溶液摩擦过程中,磨损程度除受到位移幅值、荷载影响以外,温度对磨损体积有显著影响。温度的增加即降低溶液的溶解氧又促进联胺与溶解氧的吸收反应,起到降低氧化腐蚀的作用。在蒸馏水中Inconel 690合金材料的磨损机制主要为磨粒磨损和剥层,而在联氨溶液中其磨损机制主要为裂纹伴随磨粒磨损和剥层。     

Incoloy800合金的高温微动磨损特性

采用PLINT高温微动磨损试验机,研究核电用管材Incoloy800合金的高温微动磨损机制和动力学特性。Incoloy800合金圆管试件与0Cr18Ni9不锈钢配副件圆柱体在水平面上垂直交叉接触,控制法向载荷为80N、位移幅值为2～20μm、循环次数为3×104次,在不同温度(25℃、300℃和400℃)下进行微动磨损试验。结果表明:当载荷、温度一定时,随着位移幅值的增大,Incoloy800合金的微动运行经历从部分滑移区向混合区和滑移区规律性的转变。温度升高并未对微动运行的区域特性以及部分滑移区的稳态摩擦系数产生显著影响,但在混合区和滑移区,稳态摩擦系数随温度的升高而明显降低。Incoloy800合金的高温微动磨损机制主要表现为摩擦氧化、磨粒磨损与剥层的共同作用。     

阴极离子镀TiAlSiN涂层高温摩擦与磨损性能

采用阴极离子镀在H13钢表面制备了TiAlSiN涂层,通过扫描电镜、X射线衍射仪、原子力显微镜分析了涂层表面-界面形貌、物相和三维表面微观形貌。利用EDS面扫描分析了磨痕表面化学元素分布,讨论了高温对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明,TiAlSiN涂层表面主要元素由Ti、Al、Si和N组成,主要物相为(Ti,Al)N,未发现Si3N4相;高温氧化后生成的致密氧化膜Al2O3提高了涂层高温抗氧化性,Si O2降低了涂层表面摩擦因数,结构疏松的Ti O2易导致涂层破裂和剥落;TiAlSiN涂层表面粗糙度高于基体表面粗糙度,磨痕表面Ti和Al元素出现贫集区,表明涂层被磨穿;在700、800和900℃下,涂层表面摩擦因数均在0.3左右,在700℃时磨损机制主要为氧化磨损和粘着磨损,在800℃和900℃时主要为氧化磨损,伴随着少量粘着磨损和磨粒磨损。     

载荷和温度对Fe-Al/Cr3C2复合涂层摩擦磨损性能的影响

目的研究不同载荷、不同温度下Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的摩擦磨损特性,为不同工况条件下应用该涂层实施抗摩擦磨损治理提供理论依据。方法采用THT07-135高温摩擦磨损试验机对Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的摩擦磨损特性进行测试,载荷分别选用3、5、7 N,温度选择25、300、450、550、600℃,利用配有EDAX能谱仪的扫描电镜观察涂层磨痕表面形貌并进行元素分析,利用透射电镜对涂层的精细结构进行分析。结果同一温度下,涂层的摩擦因数随着载荷的增加而降低,磨损量随着载荷的增加而升高,载荷对磨损量的影响随温度的增加逐渐降低。载荷一定时,涂层的摩擦因数先增加后逐渐降低,450℃时涂层的摩擦因数最高;涂层的磨损量整体呈下降的趋势,450℃时涂层的磨损量最大。温度较低时,涂层磨损主要以脆性断裂的剥层磨损为主;温度升高至450℃,涂层磨损主要是脆性断裂、塑性变形以及少量粘着磨损;550℃以上时,涂层磨损主要是粘着磨损、塑性变形磨损。结论 Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层具有较好的抗高温摩擦磨损性能,氧化物的增加以及铁铝金属间化合物高温时,B3相与D03相之间的转变提高了涂层的抗高温摩擦磨损性能。     

超音速火焰喷涂铝青铜涂层微动磨损行为

目的 改善铝合金的抗微动磨损性能.方法 采用超音速火焰喷涂技术在ZL114A铝合金表面制备铝青铜涂层,在不同温度(25、200、300℃)下对有、无涂层的ZL114A铝合金样品进行微动磨损测试,通过对涂层性能和磨痕形貌进行表征分析,探索铝青铜涂层的抗磨损性能.结果 铝青铜涂层均匀致密,与铝合金基体结合良好,显微硬度为279HV0.3,结合强度为74 MPa.不同温度(25、200、300℃)下,涂覆铝青铜涂层样品的平均微动摩擦系数分别为0.898、0.886、0.744,磨损率分别为10.249×10–7、0.035×10–7、0.207×10–7 m3/(N·m),相比基体的平均微动摩擦系数和磨损率,3种温度下分别下降了34.5％、42.9％和58.9％.对磨痕的形貌和三维轮廓的分析表明,在25、200、300℃下,铝青铜涂层的磨损机制不相同,25℃下为磨粒磨损和剥层,200℃下为磨粒磨损、剥层、氧化磨损和粘着磨损,300℃下为塑性变形、氧化磨损和粘着磨损.结论 制备的铝青铜涂层改善了基体的抗微动磨损性能.     

温度对铸态SiC_p/A356复合材料滑动摩擦磨损特性的影响

以Al2O3陶瓷球为对偶材料,借助UMT-2摩擦磨损试验机详细研究温度变化对复合材料干滑动摩擦磨损特性的影响,并用SEM、EDS、奥林巴斯激光共焦扫描显微镜分析铸态SiCp/A356复合材料的高温摩擦磨损行为。结果表明:复合材料的磨损率对温度变化很敏感,在200℃以下,磨损率及其变化较小,以氧化磨损机制为主,属于轻微磨损;当温度达到250℃及以上时,磨损率开始急剧上升,磨损表面出现严重塑性流动痕迹,磨损面上出现磨屑粘着堆积的凸起,同时形成大量的大尺寸的磨屑,此时以粘着磨损机制为主,同时存在少量的氧化磨损。氧化磨损阶段,摩擦因数虽有变化,但相对稳定;但粘着磨损阶段,摩擦因数变得极度不稳定,出现尖锐的峰值。