微弧氧化电源占空比对陶瓷基自润滑复合涂层性能的影响*

为提高柴油机铝合金活塞的可靠性和耐用性,在不同电源占空比下通过微弧氧化实验在铝合金基体上制备得到微弧氧化陶瓷层,利用电泳技术将MoS_2微纳米粒子引入陶瓷层的孔隙中,制备得到陶瓷基自润滑复合涂层。研究微弧氧化电源占空比对陶瓷层和复合涂层微观形貌、厚度和表面粗糙度的影响,并利用往复式摩擦磨损试验机在干摩擦、油润滑条件下对复合涂层的摩擦学性能进行分析。结果表明:随占空比的提高,微弧氧化陶瓷层的厚度、表面粗糙度呈现先增加后减小的变化趋势;随占空比的提高,制备得到的复合涂层的摩擦因数先减小后增大,占空比为60%～70%得到的复合涂层摩擦因数最低,且复合涂层与基体结合状态好,抗磨自润滑性能显著。     

表面微弧氧化镁合金在流动模拟体液中的磨损行为

对AZ91D镁合金进行了表面微弧氧化处理,研究了处理前后合金在流量为2mL·min-1的模拟体液中浸泡5d后的耐腐蚀降解性能;对浸泡5d的微弧氧化镁合金在流动模拟体液中进行了摩擦磨损试验,研究了载荷、转速、磨损时间对其摩擦磨损性能的影响,分析了其磨损形貌及规律。结果表明:微弧氧化膜为多孔结构,局部有细小裂纹。微弧氧化镁合金的耐腐蚀降解性能明显优于镁合金基体的。浸泡5d后的微弧氧化镁合金在模拟体液中进行磨损时,其摩擦因数随载荷的增大而增大,随转速增大、磨损时间的延长而减小;磨损量随载荷、转速增大和磨损时间延长而增大;低速时以黏着磨损为主,高速时以剥层磨损为主。     

TD法VC涂层与陶瓷和钢对摩时摩擦磨损性能对比研究

采用TD法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备VC涂层,在摩擦磨损试验机上考察VC涂层与钢球、钢柱和陶瓷球配副时的摩擦磨损性能,利用扫描电镜、粗糙度测量仪和X射线衍射仪(XRD)分析涂层磨损前后表面及界面的形貌、表面粗糙度和物相组成.结果表明,与不同摩擦副配副时,VC涂层摩擦因数随着磨损时间增加先增大后趋于平稳,磨损率随着磨损时间增加而减小,其中与钢柱配副时摩擦因数最小,磨损率最低.与不同摩擦副配副时,VC涂层磨损机制与失效形式不同,与钢球配副时VC涂层磨损机制为磨粒磨损,失效形式为划痕和剥落坑;与钢柱配副时VC涂层磨损机制为黏着磨损和疲劳磨损,失效形式为犁沟和片层状剥落;与陶瓷球配副时VC涂层磨损机制为氧化磨损,失效形式为脆性断裂.     

爆炸喷涂WC/12%Co涂层的干滑动磨损研究

主要研究了爆炸喷涂WC/12%Co陶瓷涂层与浸树脂石墨在干滑动摩擦条件下的磨损性能,并分析了其磨损机理。实验结果表明:在干滑动摩擦条件下,WC/12%Co涂层磨损率随载荷和速度的增大而增大,当载荷超过40 N时,出现磨损突变现象;同时发现,陶瓷材料磨损率随摩擦时间呈先减小后增大的趋势。其主要的磨损机理为粘着磨损和脆性断裂。     

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。     

38CrSi自配副的摩擦磨损性能

采用自制的销盘式摩擦磨损试验机研究了38CrSi自配副干滑动时的摩擦因数、磨损率随滑动速度和载荷的变化规律;利用SEM观察了磨损面的微观形貌,分析了摩擦磨损机理。结果表明：其摩擦因数随着载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷的增加而增大,随着速度的增加先增大后减小,和常用材料的磨损率随速度增加而增大的规律不同;磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

38CrSi自配副的摩擦磨损性能

采用自制的销盘式摩擦磨损试验机研究了38CrSi自配副干滑动时的摩擦因数、磨损率随滑动速度和载荷的变化规律;利用SEM观察了磨损面的微观形貌,分析了摩擦磨损机理。结果表明:其摩擦因数随着载荷和速度的增加而减小;磨损率随着载荷的增加而增大,随着速度的增加先增大后减小,和常用材料的磨损率随速度增加而增大的规律不同;磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

电参数对2A12铝合金微弧氧化膜组织结构的影响

采用微弧氧化技术,在2A12铝合金表面制备致密、平整且晶粒细化的微弧氧化铝陶瓷膜(简称微弧氧化膜)。通过扫描电子显微镜和光学显微镜,对不同电参量条件下制备的微弧氧化膜层的微观形貌和组织结构进行分析。当正电压从220 V增大到280 V,随着正电压的升高,微弧氧化膜表面变得光滑致密,且微弧氧化膜的厚度也随电压升高而增厚;当正电压升高到280 V时,表面有微裂纹出现;随着负电压的升高,微弧氧化膜表面的孔径先增大后减小,膜表面变得光滑;负电压48 V时,微弧氧化膜的厚度随着负电压的升高而增加,当负电压≥48 V后,微弧氧化膜的厚度减小;随着电流密度增加,微弧氧化膜的厚度增加,但膜表面较粗糙;因此,在微弧氧化处理过程中,正电压、负电压和电流密度对微弧氧化膜的制备均有较大的影响。     

铜锡铅锌合金的摩擦磨损性能

利用MMU-200型摩擦磨损试验机研究了铜锡铅锌合金与GCr15钢对磨时的摩擦磨损特性,利用扫描电子显微镜对合金的磨损表面形貌进行了观察。结果表明:铜锡铅锌合金的磨损率随载荷和摩擦速度的增加而增大;其摩擦因数随摩擦速度的增加而减小,随载荷的增加先增大后减小;其磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损;合金中的铅相起到了润滑作用,有利于提高合金的耐磨性能。     

石墨增强的聚酰亚胺复合材料摩擦学性能研究

利用SST-ST销/盘摩擦试验机,研究质量分数15%石墨增加的聚酰亚胺复合材料在68#液压油介质中的摩擦磨损行为。结果表明：聚酰亚胺复合材料摩擦因数随摩擦时间的增加有减小趋势;平均摩擦因数随PV值的增加而减小;磨损率随PV值的增大呈现先减小后增大的变化趋势;磨损机制在低PV值条件下主要为磨粒磨损和材料塑性变形,随PV值的增加,磨损机制逐渐转变为以黏着磨损为主。     

热处理对等离子喷涂铁基非晶合金涂层微观结构和耐腐蚀性能的影响

采用等离子喷涂技术在Q235钢基体上制备Fe48Cr15Mo14C15B6Y2非晶合金涂层,之后对涂层进行200,300,500,600,700℃热处理,研究了热处理对涂层微观结构、耐电化学腐蚀性能和耐均匀腐蚀性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,涂层的非晶含量降低,孔隙率先减小后增大,经300℃热处理后涂层的孔隙率最低,且低于未热处理涂层的;热处理后涂层中的晶体相主要包括α-Fe,Fe-Cr,Fe63Mo37,Fe3C等;随着热处理温度的升高,涂层的自腐蚀电流密度先减小后增大,经300℃热处理后,自腐蚀电流密度最小,涂层的耐电化学腐蚀性能最好;经过热处理后,涂层在NaCl溶液中浸泡31d后的单位面积质量损失减小,且热处理温度越高,单位面积质量损失越小,涂层的耐均匀腐蚀性能提高。     

半金属基粉末摩擦片摩擦磨损性能研究

在不同工况下研究半金属基粉末摩擦片与淬火45#钢配副时,载荷和转速对其摩擦磨损性能的影响,并分析其磨损机制。结果表明,在油润滑和水润滑下,半金属基摩擦片高速下的磨损量要明显低于低速下的磨损量,而干摩擦下其高载高速下的磨损要高于高载低速时的磨损量。油润滑下随载荷的增大,半金属基摩擦片的摩擦因数逐渐升高;水润滑下随载荷的增大,高速时摩擦因数先增大后减小,低速时则逐渐降低;干摩擦下随载荷的增大,高速时摩擦因数呈现出先升高后降低再升高的趋势,低速时则先升高后降低。干摩擦时摩擦面十分粗糙,有比较明显的沟状磨痕和硬质颗粒脱落后残留的凹坑;而水润滑和油润滑时摩擦面较为光滑。     

车轮踏面不饱和聚酯摩擦控制剂的工艺优化及性能研究

以不饱和聚酯、锆英砂、萤石、石墨、二硫化钼为原料,制备一种火车车轮踏面摩擦控制剂,并探究温度、压力和时间因素对摩擦控制剂性能的影响。结果表明:在110~160℃之间,随温度升高,摩擦控制剂的固化时间减少,硬度先增大后降低;在20~70 MPa之间,随压力增大,固化时间减少,硬度先增大后降低。选定温度140~160℃,压力40~60 MPa,时间2~3 h进行正交试验,得到最优的工艺条件为:压力60 MPa,时间2 h,温度150℃。通过极差分析,得到3种因素的影响由大到小依次为压力、时间、温度。采用优化条件制备的摩擦控制剂的弯曲强度为17.13 MPa,压缩强度为25.73 MPa,硬度为65,密度为2.12 g/cm^3,摩擦因数稳定在0.3~0.4之间,有较好的抗磨性能。扫描电镜分析结果显示,摩擦控制剂中无机填料被树脂均匀包裹,其结构稳定;热重测试结果显示,摩擦控制剂200℃开始失重,800℃完全失重,满足性能要求。     

不同温度下多层结构TiCN/TiC/TiN镀层的摩擦学行为

用化学气相沉积法在高速钢基体上制备了多层结构的TiCN/TiC/TiN镀层,分别用压入法和球坑法测定了镀层的结合强度和厚度;用显微硬度计测定了镀层的努氏硬度;在不同温度条件下,用球盘磨损试验机研究了镀层摩擦因数的变化规律,分析了温度对镀层摩擦磨损性能的影响。结果表明:该镀层的结合强度优异,厚度约为5μm,硬度约为2 352HK;在高温(550℃)下,镀层的摩擦因数一开始就很高,随后继续上升直到最大值,接着开始逐渐下降;室温下,镀层的摩擦因数一开始很低,随后较快地上升到一定值,之后上升速度减缓,最后达到稳定阶段;室温下,镀层磨痕中间局部有块状剥离,边缘有大量磨屑;高温下镀层出现塑性变形。     

基体负偏压对CrAlN涂层组织和性能的影响

采用真空多弧离子镀技术,使用Cr30Al70(原子分数)复合靶,在不同的基体负偏压下,在不锈钢基体上制备了一系列CrAlN涂层;采用能谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机和划痕仪等系统分析了涂层的成分、表面形貌、相结构、粗糙度、显微硬度、摩擦磨损性能和界面结合性能。结果表明:随着负偏压的增大,涂层中x(Cr)/x(Cr+Al)的比值先增大后减小,当负偏压为150V时,该值达到最大,并与靶材成分接近;基体负偏压为200V时,涂层的表面粗糙度最大,涂层结晶度、硬度最佳,晶体相为固溶铬的面心立方AlN;涂层的摩擦磨损性能不仅与涂层的表面粗糙度相关,还与涂层非晶相中铝元素的含量以及涂层的内应力大小密切相关;界面过渡层制备工艺相同时,基体偏压对涂层和基体之间的界面结合性能影响较小。     

The influence of surface roughness on friction and wear of machine element coatings

The use of low friction coatings like amorphous carbon or metal-doped carbon coatings on machine elements is constantly increasing. Most often, a surface treatment, e.g. grinding and polishing or honing, is required for optimal performance of the coated machine element. This can be time consuming and costly.In this study, the effect of surface roughness on friction and sliding wear of two different coatings, one tungsten containing and one chromium containing coating, were examined using a ball-on-disc test. Ball bearing steel plates were grinded to different surface roughnesses and coated with the two different coatings.The friction was found to depend on surface roughness where the rougher surfaces gave higher friction coefficients. The wear rate for the a-C:W coating was found to be independent of the roughness, whereas the roughness had a strong influence on the wear rate for the a-C:Cr coating. This could partly be explained by a difference in wear mechanism, where fatigue wear was observed for the a-C:Cr coating but not for the a-C:W coating.     

MoDTP或MoDTC与Ni—P合金镀层的协同效应

研究了二烷基二硫代磷酸钼（简称ＭｏＤＴＰ）和二烷基二硫氨基甲酸钼（ＭｏＤＴＣ）的摩擦学性能。结果表明，油中加ＭｏＤＴＰ与不加添加剂相比，４５钢耐磨性提高４．６８倍，摩擦系数降低５０．２４％。且ＭｏＤＴＰ的减摩性和耐磨性均优于ＭｏＤＴＣ。还考察了Ｎｉ－Ｐ合金镀层的摩擦学性能，发现用基础油润滑时，Ｎｉ－Ｐ合金镀层的耐磨性比４５钢提高６．２倍，但摩擦系数却高出２０．３５％。此外，ＭｏＤＴＰ与Ｎｉ－Ｐ合金     

氮气流量比对CrN涂层结构及摩擦磨损性能的影响

采用直流磁控溅射技术在不同氮气流量比下在YG6基体上制备CrN涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析涂层相组成、涂层形貌与涂层元素成分,利用数字式显微硬度仪、划痕仪测定涂层硬度与涂层结合力,在摩擦磨损试验机考察涂层摩擦学性能。结果表明:氮气流量比(氮气流量占气体总流量的比例)为20%、30%时,CrN/YG6涂层结构相对疏松,呈柱状生长;氮气流量比为40%、50%时,CrN/YG6涂层结构较致密,呈三角颗粒状生长;随氮气流量比增大,涂层硬度先增大后减小,当氮气流量比为40%时达到最大值HV1 752.5;CrN涂层的摩擦因数随氮气流量比的增大变化不大,但磨损率先增大后减小再增大,当氮气流量比为40%时达到最小值2.03×10~(-8)mm~3/(N·mm)。研究表明,当氮气流量比为40%时,所制备的CrN涂层具有良好的综合性能。     

电流密度对摩擦喷射电沉积制备镍沉积层微观形貌及性能的影响

采用摩擦喷射电沉积系统制备了镍沉积层,用形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计等研究了镍沉积层的表面形貌、组织结构、晶粒平均尺寸和显微硬度随电流密度的变化。结果表明:硬质粒子能有效去除镍沉积层表面的吸附气泡和积瘤,获得表面较为平整光亮的沉积层;随着电流密度的增大,(111)、(200)和(220)晶面的择优取向度趋于一致,镍沉积层的表面粗糙度和晶粒平均尺寸先减小后增大,电流密度为80A.dm-2时表面粗糙度最小,电流密度为100A.dm-2时晶粒的平均尺寸最小,为9.67nm;显微硬度先增大后减小,当电流密度为80A.dm-2时最大。