CrNi3MoVA钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层的高速摩擦磨损性能

采用电火花表面沉积技术,在CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAIY涂层.利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别测试了CrNi3MoVA钢和NiCrAlY涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数,并用SEM和EDS研究了磨损前后的形貌和成分.结果表明电火花沉积NiCrAlY涂层包含β-NiA1和γ-Ni两相,涂层是由柱状晶组成的微晶涂层;NiCrAlY涂层的硬度较CrNi3MoVA钢提高了22％,而弹性模量较CrNi3MoVA钢降低了21％;当摩擦副为淬火G15钢球,加载量为10 N,往复行程为10 mm,往复速率为600 r/min时,CrNi3MoVA钢平稳摩擦系数为0.65—0.75,而NiCrAIY涂层平稳摩擦系数为0.45～0.55,CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层对其具有明显的减摩耐磨作用,涂层表面较高的硬度和高速摩擦中形成的粘附力强的薄氧化物层是其耐磨的主要原因;CrNi3MoVA钢的磨损机制主要为粘着磨损,而NiCrAlY涂层为微切削磨料磨损.     

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积W-Ni-Fe-Co涂层的摩擦磨损性能

为进一步拓展火炮身管内膛强化手段,采用粉末冶金技术制备了W-Ni-Fe-Co合金,利用电火花表面沉积技术在CrNi3MoVA钢表面沉积了W-Ni-Fe-Co涂层,同时利用电镀技术在CrNi3MoVA钢表面制备了硬Cr涂层与之进行比较,用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦磨损性能,并利用XRD、SEM和EDS研究了沉积态和磨损后涂层的相结构、形貌及成分。结果表明电火花沉积W-Ni-Fe-Co涂层由α-W、γ-Fe和NiWO4组成,α-W在涂层中呈白亮带分布;W-Ni-Fe-Co涂层的硬度较电镀硬Cr涂层降低了18%,弹性模量较电镀硬Cr涂层提高了4%;W-Ni-Fe-Co涂层的磨损机制为轻微的粘着磨损,而电镀硬Cr涂层为严重的粘着磨损;CrNi3MoVA钢表面沉积W-Ni-Fe-Co涂层较电镀硬Cr涂层具有明显的减摩耐磨效果,随着摩擦速度的增加,W-Ni-Fe-Co涂层的摩擦系数降低,其原因是磨损表面氧化加剧,氧化物的自润滑作用加大。     

CrNi3MoVA钢表面磁控溅射Ta涂层的摩擦磨损性能

为进一步提高火炮身管寿命,利用磁控溅射技术在CrNi3MoVA钢表面沉积了Ta涂层。沉积态Ta涂层由体心立方相α-Ta和亚稳态四方相β-Ta组成,在850℃下真空退火3h后其全部转化为单一的α-Ta相。利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试了α-Ta涂层的硬度、弹性模量及摩擦系数,结合扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及掠入射X射线衍射(GIXRD)分析了涂层的微观结构,并与传统电镀硬Cr涂层进行比较,研究了α-Ta涂层的摩擦磨损性能。结果表明:α-Ta涂层的摩擦系数(0.70~0.80)略小于硬Cr涂层的摩擦系数(0.75~0.85),α-Ta涂层的磨损机制主要为粘着磨损,而硬Cr涂层的磨损机制主要为疲劳磨损和粘着磨损。     

CrNi3MoVA钢表面过滤阴极真空电弧沉积DLC膜的性能

为提高特种机械零件的耐磨性和耐腐蚀性,采用过滤阴极真空电弧技术在其表面沉积了一层厚度约为2μm的类金刚石碳(DLC)膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站分别测试了CrNi3MoVA钢与施加DLC膜的CrNi3MoVA钢(以下简称DLC膜)的微观结构、纳米力学性能、摩擦磨损性能及耐腐蚀性。结果表明DLC膜的硬度较裸钢提高了65%,弹性模量降低了约32%;裸钢稳定的摩擦系数为0.65～0.75,而DLC膜稳定的摩擦系数仅为0.10～0.11;裸钢的磨损机制主要为磨粒磨损和塑性流动,而DLC膜的磨损机制主要为剥层磨损;DLC膜的腐蚀电流密度较裸钢的腐蚀电流密度低了两个数量级,自腐蚀电位正移了逾0.3V,电化学反应阻抗高了3个数量级。DLC膜能够极大地提高裸钢的耐磨性和耐腐蚀性。     

电火花沉积AlCoCrFeNi高熵合金涂层的高速摩擦磨损性能

通过与传统电镀硬Cr涂层比较,研究了电火花沉积AlCoCrFeNi涂层的高速摩擦磨损性能。采用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试涂层的纳米力学性能和摩擦系数,采用SEM、TEM、EDS和XRD分析涂层的微观结构、成分及相组成。结果表明,AlCoCrFeNi涂层晶粒细小,组织致密无裂纹,由BCC和FCC两相构成; AlCoCrFeNi涂层的硬度较硬Cr涂层的硬度提高了约10%,弹性模量降低了约8%,并具有更高的H/E与H3/E2值;与淬火GCr15钢球对磨时,当加载载荷为10 N、往复行程为10 mm、往复速率为800 r/min,AlCoCrFeNi涂层在稳定摩擦阶段的摩擦系数仅为0.25～0.33,而硬Cr涂层为0.65～0.73,AlCoCrFeNi涂层的磨损率较硬Cr涂层的磨损率减小了约41%;硬Cr涂层的磨损机制主要为粘着磨损,失效方式为因脆性裂纹扩展而产生的剥落,而AlCoCrFeNi涂层的磨损机制主要为微切削的磨粒磨损和氧化磨损,摩擦磨损过程中形成的氧化物层提高了涂层的耐磨性能。综上,AlCoCrFeNi涂层较硬Cr涂层具有更好的高速摩擦磨损性能。     

高速车轮钢表面激光熔覆铁基合金涂层的摩擦磨损性能

为了探究激光熔覆对高速车轮钢合金涂层摩擦与磨损性能的影响,利用LDM2500-60型半导体全固态激光器在高速车轮钢表面激光熔覆制备Fe基合金涂层。分别采用金相显微镜、能量色散X射线光谱仪、X射线衍射仪(XRD)分析了熔覆涂层的组织结构、元素分布以及物相,利用MM-2000高速摩擦试验机研究了高速车轮材料激光熔覆处理前后轮轨材料的摩擦磨损性能。结果表明:激光熔覆处理能有效改善车轮材料的抗磨损性能,熔覆涂层主要由γ-Fe、Cr7C3碳化物以及含铁固溶体等物相组成,涂层组织主要以树枝晶和共晶为主;车轮合金涂层的磨损速率相比基体材料降低了51%左右,车轮熔覆铁基合金后的轮轨磨损机制主要表现为轻微的磨粒磨损和氧化磨损。     

AlCrNiFeTi高熵合金涂层的电火花沉积制备与摩擦磨损性能

采用真空电弧熔炼法制备直径为7 mm AlCrNiFeTi高熵合金(high-entropy alloy,HEA)作为电极,使用电火花沉积技术在304不锈钢表面成功制备了AlCrNiFeTi高熵合金涂层。通过XRD、OM、EDS、SEM、显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,AlCrNiFeTi电极与涂层均以BCC1和BCC2简单固溶体为主,电极微观组织结构呈典型的树枝晶。涂层由沉积点堆叠铺展形成,表面均匀致密呈橘皮状、凸凹不平,为喷溅花样展开,涂层截面结构无宏观缺陷,厚度约为59.67μm。AlCrNiFeTi涂层最大显微硬度为587.3HV_0.2,比基材的硬度提高了约2.45倍。随着载荷的增大,涂层的磨损机制由氧化磨损和轻微磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损。当摩擦载荷为5 N时,磨损率为1.213×10^-3 mm³/(N·m),摩擦因数仅为0.446,涂层的磨损率较基材的磨损率减小了约28.3%。     

电极表面电火花沉积TiC涂层的实验研究

为防止电阻焊电极在使用中的磨损，延长其使用寿命，我们进行了在其表面采用电火花沉积TiC涂层的实验。本文详细介绍了该实验的原理、参数及结果，对实际生产具有一定的指导意义。     

采用端面带孔电极进行电火花沉积制备自润滑涂层

采用端面带孔电极,在孔中填充MoS2,利用电火花沉积(ESD)方法在高速钢基体上制备Cu-MoS2自润滑涂层。分析自润滑涂层的成分及微观形貌,研究电容、沉积时间对自润滑涂层厚度的影响,以及自润滑涂层的摩擦性能和磨损机理。结果表明:采用这种电极制备的自润滑涂层中只存在MoS2和Cu。其微观形貌显示,自润滑涂层表面凹凸不平,并存在气孔,呈现典型的电火花沉积特征;在第3挡电容下,自润滑涂层的表面质量最好。随着电容、沉积时间的增加,涂层厚度出现先增加后下降的规律。在第3挡下制备的自润滑涂层的摩擦因数最小,随着摩擦时间的增加,在第1挡和第3挡下制备的自润滑涂层的摩擦因数都比较稳定,而在第5挡下制备的自润滑涂层的摩擦因数具有明显的上升趋势。SEM照片表明,磨损表面具有滑移剪切的现象。     

硬质涂层与钛合金的摩擦磨损性能研究

采用c-ARC⁺多弧离子镀技术在硬质合金YG8上制备了表面层分别为Ti₃₃Al₆₇N、Ti₅₀Al₅₀N和Cr₃₀Al₇₀lN的涂层,研究了以上涂层与TC4钛合金间的摩擦磨损行为,利用扫描电镜、电子能谱仪、显微硬度仪、划痕仪等对涂层性能及表面形貌、磨痕形貌及成分进行了表征。试验结果表明:与TC4合金摩擦时,硬质涂层最主要的磨损失效是局部撕裂,撕裂破坏程度则由涂抹的钛合金同接触物资形成的粘着节点的强度来决定。低载荷下,表面为高铝含量的Ti₃₃Al₆₇N涂层同TC4合金对磨时表现较佳,优于表面为中铝含量的Ti₅₀Al₅₀N涂层和Cr₃₀Al₇₀N涂层,而在高载荷下,则表面为Cr₃₀Al₇₀N的涂层的耐磨性较佳。     

超音速等离子喷涂氧化铈稳定氧化锆涂层的摩擦磨损性能

目前对氧化铈稳定氧化锆涂层的研究较少,且对涂层摩擦学性能的研究不够深入。利用超音速等离子喷涂技术,在45钢基体上制备了氧化铈稳定氧化锆涂层。采用XRD、SEM及EDS等对粉料及涂层的显微结构和物相组成进行了分析;利用划痕仪对涂层的结合力进行了测试;在干摩擦条件下对涂层的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:涂层在基体表面铺展良好,与基体结合紧密,结合力为30 N。载荷为200 N时涂层的质量磨损率极低,且摩擦系数随载荷的增大而减小。     

黑色复合耐磨磷化膜的摩擦学性能

复合磷化膜耐磨性较好,但研究报道较少,因而其推广应用受到了限制.按磷化的成膜机理,设计、优选出了耐磨复合磷化液配方、最佳磷化工艺,制备出复合磷化膜并通过摩擦试验检测磷化膜的摩擦学性能.结果表明:复合磷化膜呈黑色、细密针孔状结构;复合磷化膜能显著提高摩擦副表面的摩擦学性能,摩擦系数从0.8降到0.3;磷化前的表面调整有利于形成细密、性能好的磷化膜;磷化作为喷涂固体润滑剂的前处理,能提高固体润滑涂层的持久性.     

TA15合金表面Ni-SiC复合镀层的摩擦磨损性能

采用共沉积法在TA15合金表面制备了Ni-SiC复合镀层, 分析了Ni-SiC复合镀层对基体合金硬度和磨擦磨损性能的影响, 并对其摩擦磨损机制进行了讨论。结果表明: 所制备的Ni-SiC复合镀层组织致密且与基体结合紧密, 硬度明显高于TA15合金基体。摩擦磨损实验结果表明, Ni-SiC复合镀层能为TA15合金提供良好的摩擦磨损抗力, 在相同的摩擦条件下, Ni-SiC复合镀层的磨损率明显低于TA15合金。TA15合金与GCr15球和Al₂O₃球对磨的磨损机制均主要为犁削磨损、粘着磨损, 同时伴随有氧化磨损和轻微的磨粒磨损; Ni-SiC复合镀层与GCr15磨球对磨的磨损机制主要为镀层组织的拔出及GCr15钢球在其表面上的涂抹, 与Al₂O₃磨球对磨时的磨损机制主要为疲劳磨损和削层磨损。     

激光熔覆WC/Ni基复合涂层高温滑动干摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术制备微米团聚和块状两种不同类型WC/Ni基复合涂层。在MMG-10型摩擦磨损试验机上对涂层进行高温滑动干摩擦磨损实验,并用SEM和EDS对涂层进行磨损形貌观察和成分分析。结果表明,激光熔覆WC/Ni基复合涂层高温磨损性能随着WC含量增加而提高,WC形态为微米团聚质量分数为60%的复合涂层具有优良的高温耐磨性能。高温下60%WC/Ni基复合涂层主要磨损机制由低温下的磨料磨损转变为氧化磨损和磨料磨损复合作用。     

原位自生WC增强Fe基涂层的组织及干滑动摩擦磨损性能

以Fe-Ni-W-C粉末为原料,采用等离子束原位冶金工艺在Q235表面经原位反应制备碳化钨(WC)增强Fe基涂层。利用扫描电镜、电子能谱、X射线衍射仪分析涂层的组织结构及原位自生WC的生长特征,考察涂层的干滑动摩擦磨损性能。结果表明:涂层中原位自生的WC生长为正三棱柱结构,其长大过程为沿〈0001〉方向在(0001)晶面层状堆叠生长,柱体最大长度接近60μm,属粗晶WC;相同干滑动摩擦条件下,与没有合成WC的Fe基涂层相比,原位合成有WC涂层的耐磨性显著提高(11倍),但由于WC柱体逐渐凸出涂层表面,造成摩擦因数波动增大,使摩擦过程稳定性逐渐降低;WC涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和氧化磨损。     

双脉冲电沉积Ni-SiC复合镀层的摩擦学性能

双脉冲电沉积法制备的镀层比直流电沉积层在硬度、应力、耐蚀性方面更佳,目前就双脉冲法制备的Ni-SiC复合镀层的摩擦学行为的研究较少.为此,利用直流和双脉冲2种电沉积方法制备了Ni-SiC复合镀层,研究了加入SiC颗粒对2种复合镀层微观结构和室温干摩擦条件下磨损性能的影响,并将两者进行比较.利用X射线衍射仪(XRD)检测了镀层的微观结构,通过扫描电镜(SEM)观察了镀层的磨损表面,分析了磨损机理.结果表明:脉冲方法能够更有效地提高镀层硬度,降低宏观残余应力,随着SiC颗粒含量的增加,Ni-SiC复合镀层的摩擦系数减小,磨损率降低.