SiC陶瓷的冲蚀磨损耐磨性

研究了无压（ＰＬ），热压（ＨＰ）、热等静压（ＨＩＰ）烧结ＳｉＣ陶瓷的室温冲蚀磨损行为。热等静压ＳｉＣ陶瓷具有良好的综合力学性能和细致的组织结构，其冲蚀磨损耐磨性比无压的热压烧结ＳｉＣ陶瓷要好。     

微/纳米复合涂层的抗冲蚀磨损性能

为了修复在冲蚀磨损环境下流体机械的过流部件,在分析过流部件冲蚀磨损机理的基础上,优选微/纳米颗粒填料对有机复合弹性涂层的黏性底层和抗冲蚀橡胶层进行优化设计,模拟现场工况利用转盘式磨损实验装置对涂覆该涂层的试件以及另外四种不同表面处理方法的试件进行耐冲蚀磨损性能实验,并采用失重法和扫描电镜(SEM)对冲蚀磨损结果进行了分析和对比。结果表明:经过35h的冲蚀磨损后,所研究的五种不同表面处理方法处理后的试件在冲蚀磨损过程中的质量变化规律相同,微/纳米复合涂层具有最佳的耐冲蚀磨损性能,基本没有失重,而用胎体粉涂覆的试件耐冲蚀磨损性能最差,说明该涂层能有效修复过流部件并提高过流部件的抗冲蚀磨损能力。     

激光熔覆制备抗冲蚀磨损镍基复合涂层的研究进展

冲蚀磨损是材料在流体或含固体颗粒流体的冲击作用下造成的表面磨损现象,在传统材料表面熔覆粉末可以有效改善其表面性能,抑制材料损伤速度,降低制造成本.采用激光熔覆制备的涂层具有结合强度高、对基材的稀释率低和热影响程度小等优点,用于解决恶劣环境下服役零件的冲蚀磨损问题,具有很好的应用前景.熔覆材料主要包括铁基、钴基、镍基三个体系.其中,铁基涂层抗磨性好、成本低,但涂层易产生裂纹缺陷,自溶性、抗氧化性差;钴基涂层耐磨耐蚀性好,但是价格昂贵;镍基涂层抗高温氧化性和耐磨耐蚀性好,价格适宜,综合起来优势明显,应用前景广阔.国内外很多研究人员通过调整镍基合金粉末的成分和激光熔覆的工艺参数改善涂层的性能,如向镍粉中加入硬质陶瓷颗粒或者合适的元素等提高镍基复合涂层的性能.主要硬质颗粒包括WC、Al2 O3、SiC、TiC等.一些学者通过加入镍铝金属间化合物来提高涂层的耐蚀性能;一些学者向涂层中加入稀土元素以生成稳定的化合物;一些学者研究工艺参数对涂层性能的影响.此外,还有一些学者通过在渣浆泵、抽油泵、水轮机等零件上制备镍基涂层,显著提升工件的耐磨耐蚀性能.本文综述了激光熔覆镍基复合涂层的研究进展,指出了目前研究存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望,为镍基复合涂层的深入研究和在冲蚀磨损工况条件下的推广应用提供参考.     

材料的冲蚀问题

本文分析讨论了近年来材料冲蚀研究进展,总结出只有当入射角度非常低或入射粒子粒径相当小时,脆性材料的冲蚀率才有可能比韧性材料的冲蚀率低;决定韧性材料抗冲蚀性能的关键因数并不是材料的硬度而是材料的弹性模量;热喷涂涂层的冲蚀显示出脆性材料的冲蚀特性。     

Sialon陶瓷的冲蚀磨损及磨粒磨损行为

以ＳｉＣ作为磨粒较全面地研究了Ｓｉａｌｏｎ陶瓷的磨损性能：冲蚀磨损和磨粒磨损性能．Ｓｉａｌｏｎ陶瓷在冲蚀磨损实验中表现出了脆性冲蚀的特征,在高角冲蚀下,冲蚀磨损率随着冲蚀角度的增大而迅速增加,并在冲蚀角为９０°附近达到最大．ＳＥＭ分析表明Ｓｉａｌｏｎ陶瓷的冲蚀磨损机理主要是显微切削和表面颗粒拔出脱落．在Ｓｉａｌｏｎ陶瓷的磨粒磨损实验中,较高载荷作用下,磨损量与时间之间有指数变化关系;较低载荷作用下,磨损初期有一个短暂的磨损量基本不变的孕育阶段,随后进入快磨损阶段,本文对该孕育现象进行了探讨．对磨损表面的ＳＥＭ分析发现;Ｓｉａｌｏｎ陶瓷的磨粒磨损机理主要是犁耕和表面断裂脱落．     

分级机结构陶瓷材料叶片的冲蚀磨损特性研究

采用多因素正交试验法，求出材料磨损的回归方法，并结合单因素试验，系统地研究了SiC、Si3N4和Al2O33种典型结构陶瓷材料的冲蚀磨损特性，研究结果对实际生产具有指导意义。     

分级机结构陶瓷材料叶片的冲蚀磨损特性研究

采用多因素正交试验法，求出材料磨损的回归方法，并结合因素试验，系统地了ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４和Ａｌ２Ｏ３３种典型结构陶瓷的冲蚀磨损特性，研究结果对实际生产具有指导意义。     

纯铜材表面煤矸石陶瓷涂层的制备及耐冲蚀磨损性能

纯铜材不耐磨蚀。以阜新热电厂煤矸石为主要原料,添加一定量的铝粉、氧化硼和氧化铈制成涂料;采用热化学反应法在纯铜材表面制备了陶瓷涂层,分别以D/MAX-RB型X射线衍射仪、骤冷骤热法和MSH磨粒磨损试验机,对涂层结构、抗热震性能及耐冲蚀磨损性能进行了研究。结果表明:冲蚀速度为200 r/min时,煤矸石陶瓷涂层和稀土改性陶瓷涂层的耐冲蚀磨损性能分别较纯铜基体提高1.69倍和2.39倍;300 r/min时,分别提高1.79倍和2.50倍。本法具有较好的经济效益和环保性效益。     

耐温耐磨有机硅基复合涂料的冲蚀磨损研究

研究了陶瓷颗粒增强体（ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３）及不同冲蚀条件对有机硅基复合材料涂料（以下简称有机硅复合涂料）耐冲蚀性能的影响。发现基体组成、陶瓷颗粒种类、含量及冲蚀条件对有机硅复合涂料耐冲蚀性有很大的影响。合适的选择颗粒增强体,复合涂料的冲蚀率较纯有机硅涂料降低了１～２个数量级。ＳＥＭ冲蚀表面形貌分析表明：低速冲蚀时涂层的磨损是因塑性变形和疲劳引起,而高速冲蚀时则由塑性变形、显微犁耕和显微切削造成。传统的耐温耐磨复合涂料多为纤维增强,因此研究开发新型颗粒增强复合涂料有较大的意义。     

电沉积镍合金的冲蚀-腐蚀磨损研究

采用MSH型腐蚀磨损试验机研究了电沉积纯Ni、Ni-P非晶合金、Ni-W-P非晶合金的冲蚀-腐蚀磨损行为,并结合电化学测量系统研究了上述材料冲蚀与腐蚀之间相互促进机理。结合XRD分析了冲蚀前后电沉积镍合金的相变行为。结果表明：冲蚀-腐蚀磨损试验前后,电沉积镍合金镀层的硬度都增加;Ni-P非晶合金受到冲击后,镀层明显的发生了由非晶向微晶的转变;镍合金在含盐砂浆中的腐蚀性能随着工况的不同而不同,试样在含盐砂浆中的冲击速度由0增加到3.14ms-1时,三种材料的腐蚀速率都减小,之后随着冲击速度的增大,试样腐蚀速度增加;镍及镍合金材料的冲蚀-腐蚀磨损失重都以冲蚀失重为主,试验条件下冲蚀与腐蚀的交互作用最高能使材料的冲蚀-腐蚀磨损失重增加42%。     

WC、ZrO2 、Cr2O3 和Al2O3 陶瓷颗粒/ 镍合金复合涂层微观组织结构的分形

采用等离子喷涂工艺, 制备了WC、ZrO₂ 、Cr₂O₃ 和Al₂O₃ 陶瓷颗粒/ 镍合金复合涂层。用X 射线衍射研究了陶瓷颗粒复合涂层相的分布; 用里氏硬度计测量陶瓷颗粒/ 镍合金复合涂层的硬度; 用CSS-1110 电子万能试验机研究陶瓷颗粒复合涂层的弯曲断裂性能。对涂层金相组织结构进行二值化处理, 利用Sandbox 法对陶瓷颗粒在金属基体中的分布进行研究, 得到了不同体积分数下陶瓷颗粒复合材料涂层的分维数。结果表明,陶瓷颗粒/ 镍合金复合涂层分维数随陶瓷颗粒含量的增加而增加, 与陶瓷颗粒种类无关; 陶瓷颗粒/ 镍合金复合涂层硬度和分维数随陶瓷颗粒直径减小而增加。随着分维数的增加, 复合涂层弯曲断裂角下降。      

飞灰颗粒增强铝基复合材料的摩擦与磨损特性

对挤压铸造制成的飞灰颗粒增强ZL109复合材料在不同条件下的摩擦磨损特性进行了研究。研究结果表明:在较低载荷和较低滑动速度下,该复合材料的耐磨性明显优越于基体铝合金,摩擦系数也稳定地低于基体铝合金,并且随飞灰含量的增加复合材料的耐磨性有所提高;在较高载荷和较高滑动速度下,同基体铝合金相比复合材料耐磨性的改善程度有所降低,但复合材料的摩擦系数仍可以保持较低的水平。这是由于随着载荷和滑动速度的变化,复合材料的磨损机制发生了转化。本文对该过程中的磨损机制的转化进行了初步分析。     

超高分子量聚乙烯的剖蚀磨损

用气流喷砂型冲蚀试验装置测试了超高分子量聚乙烯（ＵｌｔｒａＨｉｇｈＭｏｌｅｃｕｌａｒＷｅｉｇｈｔＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）的冲蚀磨损性能，考察了冲蚀粒子的入射角，速度，粒子的硬度对冲蚀磨损的影响，用扫描电子显微镜观察冲蚀磨损表面形貌，指出：在高角冲蚀时，磨损机理主要为塑性变形和显微裂纹；在低角冲蚀时，磨损机理主要为显微镜切削和显微犁耕冲蚀磨损机理与冲蚀粒子有关。     

超高分子量聚乙烯的冲蚀磨损

用气流喷砂到冲依试验装置测试了超高分子量聚乙烯（UltraHighMolecularWeightPolyethylen）的冲蚀磨损佳能．考察了冲蚀粒子的入射角、速度、粒子的硬度对冲蚀磨损的影响．用扫描电子显微镜观察冲蚀后报表面形统指出：在高角冲蚀时，摩根机理主要为塑性变形和显微裂纹；在低角冲蚀时，磨损机理主要为显微切削和显微犁耕．冲蚀磨损机理与冲蚀粒子有关．     

陶瓷颗粒填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MHK－500型坏－块磨损试验机,对陶瓷颗粒SiC,Si3N4,BN和B2O3填充的聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能进行了较为系统的研究,并利用扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜对PTEF复合材料的摩察表现进行了观察,结果表明,添加B2O3降低了PTEF的摩擦系数,而添加SiC,Si3N4及BN则增大了PTFE的摩擦系数,但是,SiC,Si3N4,BN和B2O3均可将PTFE的磨损量降低1－2个数量级,其中以Si3N4的减磨效果最好,B2O3的减磨效果最差。     

Al2O3基陶瓷材料的摩擦磨损特性

研究了Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２和Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２／ＳｉＣｗ在２５到９００℃时与硬质合金滑动摩擦时的摩擦磨损特性。结果表明：三种陶瓷与硬质合金摩擦副的磨擦系数随温度的变化规律不同，摩擦表面的Ｘ射线衍分析表明：摩擦系数的变化与陶瓷表面形成的氧化物膜的组成和结构有关。在高温下Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＢ２的摩擦表面形成了具有优良的高温润滑性的ＴｉＯ２膜，即ＴｉＢ２明显地改善了Ａｌ２Ｏ３的摩擦磨损特性。     

花岗石加工用金刚石-金属复合材料磨损机理研究

本文通过大量实验过程, 跟踪观察了花岗石锯切过程中金刚石-金属复合材料在各种加工条件下的磨损状态; 探讨了花岗石种类、金刚石、金属合金结合剂等因素对磨损状态的影响。最后, 分析了磨、抛过程中金刚石的磨损特点, 并提出了相应的解决措施。      

化学镀Ni－P－B_4C复合镀层的耐磨性

本文通过比较化学镀Ｎｉ－Ｐ－Ｂ＿４Ｃ复合镀层、Ｎｉ－Ｐ－ＳｉＣ复合镀层、Ｎｉ－Ｐ合金层和电镀铬层的性能，发现Ｎｉ－Ｐ－Ｂ＿４Ｃ复合镀层是其中最理想的抗磨材料。试验证明：由于Ｂ＿４Ｃ微粒的硬度高于ＳｉＣ微粒，并且Ｂ＿４Ｃ本身又具有较高的抗显微切削能力，所以Ｎｉ－Ｐ－Ｂ＿４Ｃ复合镀层的耐磨性显著高于Ｎｉ－Ｐ－ＳｉＣ复合镀层和Ｎｉ－Ｐ合金层。由于电镀硬铬层的硬度随磨擦热的升高而迅速下降，所以其耐磨性远不及Ｎｉ－ＰＢ＿４Ｃ复合镀层。     

SiC粒子增强铸造Al基复合材料的研制

本文用真空烘烤封罐法对 SiC 粒子进行预处理,在固液两相区内搅拌添加,制造了铸造 Al 基复合材料。测试表明,该复合材料具有铸造性能好,力学性能高的优点,适用于采用压铸、石膏型精密铸造、金属型铸造等工艺方法成型的活塞、连杆等要求苛刻的零件。     

陶瓷刀具切削304不锈钢时的磨损性能

采用Ｓｉ３Ｎ４陶瓷刀具切削Ｔｉ基陶瓷，ＹＴ１５硬质合金和高速钢四种刀具对３０４奥氏体不锈钢进行了切削试验，比较各种刀具的耐磨性能，并且用ＳＥＭ，ＥＤＸ等对刀具的磨损表面进行分析。