TC4合金表面双阴极等离子溅射沉积NbTiN2涂层的摩擦磨损性能

采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4合金表面制备了NbTiN₂涂层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、硬度、与基体的结合情况以及摩擦磨损性能。结果表明:NbTiN₂涂层具有很强的(220)晶面择优取向特点;涂层表面质量良好,无明显缺陷,厚度约为10μm,平均硬度为2 478.46 HV,约为基体的6倍,涂层划痕试验的临界载荷为68.5 N,涂层与基体结合良好;在2～5 N载荷、室温下涂层的摩擦因数低于基体,磨痕比基体窄,磨损率比基体低一个数量级,涂层的主要磨损机制是疲劳磨损;500℃下涂层的摩擦因数较室温高,磨痕更窄更浅,磨损率较低,磨损机制为黏着磨损和氧化磨损,涂层表现出更好的耐磨性能。     

含h-BN 的钛合金激光熔覆自润滑耐磨涂层的摩擦学行为

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在钛合金表面制备以TiC、TiB2、CrB等为增强相、γ-Ni基固溶体为增韧相、h-BN为固体润滑相的自润滑耐磨复合涂层;分别在不同载荷下测试复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能。结果表明,该复合涂层的摩擦因数及磨损率随着载荷的增大呈现先减小后略增大的趋势,并且摩擦因数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低;在中等载荷下,复合涂层中的润滑颗粒被挤出磨损表面形成润滑膜,因而具有较好的自润滑耐磨性能,磨损后表面光滑平整。     

行进速度对搅拌摩擦加工高熵合金增强铝基复合材料组织与性能的影响

采用搅拌摩擦加工技术制备了FeCoNiCrAl高熵合金颗粒增强AA5083铝基复合材料,研究了行进速度(45,60,75 mm·min-1)对复合材料中高熵合金颗粒分布、显微硬度和耐磨性能的影响.结果表明:制备的复合材料中没有新相生成,复合材料的显微硬度高于铝合金基体的;随着行进速度的增加,高熵合金颗粒的分布均匀性变差,复合材料的显微硬度略微降低;复合材料的平均摩擦因数和磨损率均较铝合金基体的低;随着行进速度的增加,复合材料摩擦因数和磨损率均增大,耐磨性能下降;复合材料和铝合金的磨损机制分别为磨粒磨损和黏着磨损.     

AS41镁合金在不同温度的摩擦学行为

研究了AS41镁合金在不同温度时的力学和摩擦学性能及摩擦学机理。研究结果表明:随着试验温度升高,AS41镁合金的抗拉强度和屈服强度降低、延伸率增大;当温度超过150℃时,抗拉强度和屈服强度显著下降。随着载荷增大,不同试验温度的摩擦因数均呈减小趋势,而磨损率则呈增大趋势;随着滑动速度增大,不同试验温度的摩擦因数变化不大,而磨损率则呈增大趋势。在不同载荷和滑动速度下,均呈现试验温度越高,摩擦因数越小,磨损率越大的现象;在试验温度较高时,导致磨损机制由轻微磨损向严重磨损转换的载荷减小。在载荷为50N时,不同温度AS41镁合金的磨损机理分别是:室温时主要为氧化磨损和磨粒磨损,150℃时为剥层磨损和黏着磨损,而200℃时主要为材料塑性变形引起的熔融磨损。     

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。     

Ni-Mo-P-Si3N4化学镀层的摩擦磨损性能研究

Q215碳素钢表面上制备一层Ni-Mo-P-Si3N4复合镀层,在MS-T3000摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试验,记录平均摩擦系数,测试磨痕宽度,计算磨损率,研究该化学镀层的摩擦磨损性能。分析结果表明:载荷不变时,平均摩擦系数和磨损率均随滑动速度的增大而增大;滑动速度不变时,平均摩擦系数和磨损率均随载荷的增大而增大;载荷和滑动速度不变时,平均摩擦系数和磨损率随镀层中Si3N4的体积分数先增大后减小。     

NiTi合金表面改性及其微动磨损性能研究

采用多弧离子镀技术在NiTi形状记忆合金表面制备TiN涂层。利用SRVⅢ摩擦磨损试验机研究NiTi合金表面改性后在37℃Hank’s模拟体液中微动磨损性能,分析法向载荷对TiN合金磨损机制的影响规律。利用SEM扫描电镜及能谱考察磨损表面形貌,结果表明：制备的TiN涂层表面致密均匀,无明显缺陷。说明TiN涂层可有效提高基体的耐磨性能,其磨损机制主要表现为剥落损伤与磨粒磨损并存。TiN涂层显微硬度为784 HV,远高于基体,TiN/NiTi膜基硬度比缓慢下降,涂层与基体结合强度高。     

铝合金表面纳米Al2O3-40%TiO2复相陶瓷涂层力学与摩擦学性能

为提高铝合金零部件的耐磨性能,运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备纳米Al2O3-40%TiO2(NAT40)复相陶瓷涂层,分析该涂层的微观结构,测试其主要力学性能,研究其在干摩擦和3.5%NaCl溶液中的摩擦行为与机制。结果表明:NAT40涂层的显微硬度为638.6 HV0.5,断裂韧度为13.3 MPa.m1/2,与基体的临界结合力达到80.35 N,均高于微米Al2O3-40%TiO2(MAT40)涂层。干摩擦时,随着载荷从3 N增大至12 N,NAT40涂层的摩擦因数从0.20上升至0.32,其磨损失重也从1.3 mg增大到2.2 mg;轻载3 N时,涂层以微观切削磨损为主,而在重载12 N条件下,磨损表面闪温计算值达到541.65℃,导致涂层的强度和硬度下降,磨损机理变为多次塑变磨损、粘着磨损和氧化磨损。在3.5%NaCl溶液摩擦环境中,NAT40涂层在相同载荷条件下的摩擦因数较干摩擦时显著降低,但重载(12 N)时,其磨损失重却比干摩擦时增加22.7%;随着载荷的增加,涂层的磨损机理由疲劳磨损转变为应力腐蚀磨损。     

20%C/Cu复合材料的载流摩擦磨损性能

采用冷压成型和热等静压烧结技术制备了20%C/Cu复合材料,研究了它在干摩擦条件下的载流摩擦磨损性能,并分析了它的磨损机理。结果表明:随着载荷增加,载流和非载流条件下的磨损率均逐渐增大,第三体的形成使摩擦因数不断降低;随着滑动速度增大,载流和非载流条件下的摩擦因数呈微小的上升趋势,磨损率则先增大后降低;载流条件下复合材料的摩擦因数和磨损率比非载流时的均有所下降,载流条件下第三体的润滑作用加强,提高了材料的耐磨性;复合材料的磨损过程中存在黏着磨损、磨粒磨损和剥层磨损,且在磨损表面上并未发现电弧烧蚀的痕迹。     

腐蚀介质条件下NiCrBSi/WC喷熔层的摩擦学性能研究

采用氧-乙炔火焰喷熔工艺,制备了碳化钨颗粒增强镍基合金喷熔层(NiCrBSi/WC),研究了它在腐蚀介质条件下的摩擦磨损行为与机理,并考察了载荷、滑动速度对其摩擦磨损性能的影响规律。研究结果表明:NiCrBSi/WC具有良好的耐腐蚀磨损性能,且当WC含量为20%时,腐蚀磨损率最低;WC含量超过20%后,由于喷熔层存在“腐蚀原电池”效应,其腐蚀磨损率增大。NiCrBSi/WC的腐蚀磨损率随载荷增加而变大,随速度增大而减小。载荷的增加使喷熔层的犁削磨损加剧,导致摩擦系数和磨损率增大;速度的增大造成摩擦界面温度上升,可生成摩擦转移膜,从而降低了喷熔层的磨损率。     

超音速火焰喷涂WC-Co涂层耐磨性研究

利用超音速火焰喷涂（HVOF）工艺制备了WC-Co涂层，测定了涂层孔隙率、显微硬度及干摩擦磨损过程中涂层材料失重，得出涂层干摩擦因数随时间的变化关系，分析了涂层摩擦磨损机制。结果表明，WC-Co涂层致密，平均孔隙率为1．29％，显微硬度达1140HV（测试载荷2．94N），干摩擦条件下材料失重低于电镀Cr镀层2个数量级；摩擦初期，干摩擦因数迅速增加，主要磨损特征是粘结相富Co区的犁沟切削，摩擦中后期，摩擦副间实际接触面积增大，摩擦因数变化较小，磨损趋于稳定。WC-Co涂层的主要磨损机制是疲劳磨损和犁沟切削。     

WC颗粒增强镍基合金喷熔层腐蚀磨损行为及其人工神经网络预测分析

采用氧一乙炔焰喷熔工艺制备了碳化钨（WC）颗粒增强镍基合金喷熔层,研究了它的腐蚀磨损行为。结果表明：喷熔层耐腐蚀磨损性能随WC含量增加而提高,WC含量在20％～30％范围内,喷熔层耐腐蚀磨损性能最佳,超过30％时,其耐腐蚀磨损性能下降。载荷增加,腐蚀磨损率增大;速度增加,腐蚀磨损率下降。低速重载荷时,WC颗粒增强效果明显,且含30％WC喷熔层耐腐蚀磨损性能最好;高速轻载荷时,因WC原电池效应显著,WC颗粒增强效果减弱。基于人工神经网络的喷熔层腐蚀磨损行为预测与实验结果吻合较好,对喷熔层的应用具有重要指导作用。     

镍基合金喷熔层摩擦学行为与机制的研究

采用热喷熔工艺制备了两种镍基合金喷熔层,并选用高锰钢、不锈钢作为对比材料,研究了镍基合金喷熔层的摩擦磨损性能。研究结果表明：镍基合金喷熔层具有良好的耐磨损性能和较低的摩擦系数。镍含量对喷熔层的摩擦学性能有显著影响,高镍含量的镍基合金,其耐磨性能明显优于低镍含量的镍基合金。在低速轻载条件下,镍基合金喷熔层的磨损机理为微观犁削;高速重载时,表现为粘着磨损和磨料磨损,其中高镍含量的喷熔层表面形成了致密的转移膜,有效地降低了磨损率。     

Friction and Wear Behavior of WS2/Zr Self-lubricating Soft Coatings in Dry Sliding Against 40Cr-Hardened Steel Balls

WS₂ and WS₂/Zr self-lubricating soft coatings were produced by medium-frequency magnetron sputtering, multi-arc ion plating and ion-beam-assisted deposition technique on the cemented carbide YT15 (WC + 15 % TiC + 6 % Co) substrates. Microstructural and fundamental properties of these coatings were examined. Sliding wear tests against 40Cr-hardened steel using a ball-on-disk tribometer method were carried out with these coated materials. The friction coefficient and wear rates were measured with various applied loads and sliding speeds. The wear surface features of the coatings were examined using SEM. The results showed that the WS-1 specimen (with WS₂/Zr composite coating) has higher hardness and coating/substrate critical load compared with that of the WS-2 specimen (only with WS₂ coating). The friction coefficient of WS-1 specimen increases with the increase in applied load and is quite insensitive to the sliding speed. The wear rate of the WS-1 specimen is almost constant under different applied loads and sliding speeds. The WS-1 specimen shows the smallest friction coefficient and wear rate among all the specimens tested under the same conditions. The WS-1 specimen exhibits improved friction behavior to that of the WS-2 specimen, and the antiwear lifetime of the WS₂ coatings can be prolonged through adding Zr additives. The self-lubricating and wear mechanism of the WS₂/Zr coating was also found from the sliding wear tests.     

On dry sliding friction and wear behaviour of PEEK and PEEK/SiC-composite coatings

In this work, polyetheretherketone (PEEK) and PEEK/SiC-composite coatings were deposited on Al substrates using a printing technique to improve their surfaces performance. The objective of this work was to investigate coatings friction and wear behaviour. Especially, the effect of sliding velocity and applied load on coatings friction coefficient and wear rate was evaluated in range of 0.2-1.4 m/s and 1-9 N, respectively. Compared to Al substrate, the coated samples exhibit excellent friction coefficient and wear rate. For PEEK coating, under an applied load of 1 N, the increase in sliding velocity can result in decreasing of friction coefficient at a cost of wear resistance. Under a load of 9 N, however, PEEK coating exhibits the highest friction coefficient and wear rate at an intermediate velocity. These influences appear to be mainly ascribed to the influence of contact temperature of the two relative sliding parts. In most test conditions, the composite coating exhibits better wear resistance and a little higher friction coefficient. SiC reinforcement in composite coating plays a combined role. First of all, it might lead to energy dissipation for activation of fracture occurred on the interface of PEEK and the powders. Moreover, it can reduce coating ploughs and the adhesion between the two relative sliding parts.     

高频感应熔覆NiTiFe合金涂层摩擦学性能研究

为增强金属材料表面的耐磨性能,采用高频感应熔覆技术,在HT300基底表面制备出NiTiFe合金涂层;利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和X射线衍射仪(XRD)对NiTiFe合金涂层的微观组织、元素组成、硬度、相组成和与基底的结合情况进行表征与分析;通过摩擦磨损试验机对涂层的摩擦学性能进行测试,对其摩擦磨损机制进行分析。结果表明：涂层组织致密,无裂缝和空隙,成型质量良好,平均厚度达到0.7 mm,与HT300基底实现了冶金结合;涂层中主要包含Fe2Ti、Fe6.94Ti0.36和Ni3Fe三种相,Fe元素的加入使涂层的晶格发生畸变,硬度提高,平均硬度达到997.36HV,约为HT300基底平均硬度值的5倍。通过摩擦磨损试验发现,试验前期,NiTiFe合金涂层与对摩副之间的摩擦因数较低,维持在0.2左右,对摩副的失效导致摩擦副之间的接触形式发生改变,摩擦因数产生阶跃;随着载荷的增加,涂层上呈现的磨痕宽度在不断增加,对摩副由于磨损造成的材料去除后暴露出的面积也在不断增大。摩擦磨损试验后,NiTiFe合金涂层摩擦表面光滑平整,仅出现了轻微的磨粒磨损,磨损体积远小于对摩副...     

Tribological Behaviors of Self-lubricating Coating Prepared by Electrospark Deposition

Cu/h-BN self-lubricating coating was prepared on AISI1045 steel by electrospark deposition. The friction coefficient and wear rates were measured using the ball-on-disk method, and the tribological behaviors were discussed. Results showed that the friction coefficient decreased with an increase in sliding speed and load. The wear rate decreased with an increase in sliding speed and increased with an increase in load. The self-lubricating coating exhibited much lower friction coefficient and wear rate than the uncoated mild steel under the test condition. SEM micrographs show that the main wear mechanisms of the self-lubricating coating are abrasive wear and fatigue wear.     

载荷和转速对HDPE多元复合材料摩擦学性能的影响

为改善高密度聚乙烯(HDPE)的力学性能、自润滑性和耐磨性,以HDPE为基体,通过填充六钛酸钾晶须(PTW)、聚四氟乙烯(PTFE)和滑石粉制备一种HDPE复合材料.在MMW-1型摩擦磨损试验机上测试复合材料在不同载荷和转速下的摩擦因数、磨损率,采用扫描电镜(SEM)分析磨痕形貌,探讨HDPE复合材料的摩擦磨损规律.结...     

超声辅助电火花粉末沉积WC-Ni金属陶瓷涂层的微观结构及摩擦学性能

针对传统电火花沉积工艺中工具电极预制成本高、工艺复杂、材料选择范围受限等问题,提出了一种超声辅助电火花粉末沉积（Ultrasonic-assisted electro-spark powder deposition,UEPD）的新方法。利用UEPD工艺成功地在316L不锈钢基材上制备了WC-Ni金属陶瓷涂层。所制备的WC-Ni金属陶瓷涂层的厚度为89~159 μm,表面粗糙度约为3.672 μm,并且与基材呈现良好的冶金结合。超声振动的引入能够有效改善涂层的成形质量。涂层的微观组织主要由亚微米级细小枝晶组成,主要物相包括FeNi、Cr₃Ni、WC、W₂C、Cr₂₃C₆和Cr₃C₂等。这些细小的晶粒和强化相使金属陶瓷涂层的硬度明显增加,平均硬度达到980.68 HV,约为基材的4.1倍。摩擦磨损性能测试表明,金属陶瓷涂层的磨损率相比基材和不含WC的Ni基合金涂层分别降低了50.7%和37.7%,并且还表现出明显低于二者的摩擦因数。WC-Ni金属陶瓷涂层的主要磨损机理为疲劳磨损和磨粒磨损,其中高硬度表面和具有颗粒流润滑效果的磨屑层是金属陶瓷涂层实现高耐磨、低摩擦的主要原因。UEPD工艺相比于传统的电火花沉积工艺省却了复杂的工具电极预制过程,其工艺更简单,成本更低廉、材料选择更广泛,并且所制备的涂层也表现出良好的成形质量和性能。这为电火花沉积技术的发展提供了一种新的思路。