纳米耐磨复合涂层研究进展

纳米耐磨复合涂层是在纳米聚合物复合材料基础上发展起来的一种新型涂层。文中重点介绍了纳米材料减摩抗磨机理,概述了纳米粒子对耐磨复合材料的影响因素、纳米耐磨涂层的制备方法及应用,指出了纳米耐磨复合涂层存在的问题和发展方向。     

热处理对钛合金激光熔覆自润滑耐磨复合涂层组织和摩擦学性能的影响

为了进一步提高钛合金激光熔覆层的质量,以Ni Cr/Cr_3C_2-WS2复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti6Al4V(TC4)钛合金表面制备了自润滑耐磨复合涂层,并将复合涂层在600℃下保温1 h,采用扫描电镜、X射线衍射仪、摩擦磨损试验系统地分析了涂层热处理前后的组织、显微硬度和摩擦学性能的变化及其机理,研究了热处理对自润滑耐磨复合涂层性能的影响。结果表明:自润滑耐磨复合涂层的主要物相为韧性相Ni Ti2,增强相Cr_3C_2、Cr7C_3、Ti C以及润滑相Ti_2SC、Cr S;热处理1 h后涂层的显微硬度(928.8 HV5 N)相对于未热处理涂层(1 076.1HV5 N)略有下降;相对于未热处理涂层,热处理1 h后的涂层表现出良好的耐磨减摩性能,其磨损机理为磨粒磨损。     

陶瓷基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学性能研究进展EI北大核心CSCD

摩擦磨损大多数情况下不利于机械设备,我国作为机械制造大国,降低摩擦磨损对工业进步及可持续发展有重大意义。陶瓷基高温自润滑复合涂层作为工业应用中常见体系之一,主要以硬质陶瓷为基体,并掺杂润滑材料作为第二相组成,使其一方面继承陶瓷相优异的高温稳定性及强度,另一方面提高在常见摩擦环境下的润滑性能,因此被广泛应用于船舶、航空航天、生物科技、高速列车等领域,受到研究人员的广泛关注与探索。本文以陶瓷基高温自润滑复合涂层为中心,首先阐述复合涂层及固体润滑材料的基本分类;其次综述不同制备方法的最新研究进展,重点关注工艺参数对制备陶瓷基高温自润滑涂层性能的影响及改善方法;然后归纳改善陶瓷基高温自润滑复合涂层表面摩擦学性能的关键因素,探讨了提升减摩耐磨性能的可行性和研究潜力;最后总结目前陶瓷基高温自润滑复合涂层存在的问题,主要有以下2点:(1)对复合涂层的物相分析仍以解释现象为主,没有完整的理论基础;(2)对不同制备工艺下复合涂层结构和摩擦学性能的改善手段较单一。因此提出相应的解决办法以及未来可能的发展方向:(1)研究陶瓷基体和不同润滑相、附加组元、高温环境的协同作用机理,建立系统的理论基础;(2)针对不同制备工艺的成型机理,重点研究工艺参数的协同作用对复合涂层微观结构形成的影响,扩展制备工艺的改善方法。     

镁合金表面耐磨涂层研究进展

镁及其合金具有优异的物理及机械性能,从而在许多领域得到应用.但其不耐磨性限制了镁合金在汽车和航空工业中的应用.最简单且有效的解决办法是在镁合金表面施加耐磨涂层.综述了几种新的表面耐磨涂层技术,即激光表面改性涂层(激光表面重熔/激光表面合金化/激光表面熔敷)、表面纳米陶瓷涂层和微弧氧化陶瓷基涂层,并分析了它们的研究和应用前景.     

透明塑料用耐磨薄膜材料的研究进展

透明又耐磨的薄膜涂层是改善透明塑料表面抗划伤性耐磨性有效方法。本文综述了透明耐磨薄膜的种类和制备方法，从成膜材料、溶剂、增强材料、固化及测试方法总结了有机-无机杂化材料用作耐磨薄膜涂层的研究进展。     

钛合金激光表面熔覆的研究与进展

钛合金具有优异的高比强,良好的抗腐蚀、蠕变、疲劳和韧性,但其表面抗磨性能差,不能作为机械零件使用,大大限制了其性能潜力的发挥.为提高钛合金的表面性能,激光熔覆技术在钛合金表面上进行了相关的研究,获得了陶瓷相增强的高硬度金属基体复合涂层,为钛合金在机械零件上的应用提供了理论基础.本文综述了近几年来钛合金激光熔覆技术的状况,存在的问题,提出进一步研究的方向.     

火焰喷涂镍基复合涂层的干摩擦磨损性能

针对轴套表面耐磨强化需求,为了进一步提高镍基涂层的耐磨性,采用火焰喷涂技术在球磨铸铁表面制备了含不同耐磨添加剂[SiC,WS2,六方BN(h-BN),立方BN(c-Bn),石墨,铜粉]的镍基复合涂层。利用盘-销式磨损试验机测试了基体与复合涂层的干摩擦磨损性能,采用数码显微镜观察了复合涂层表面磨损形貌,并讨论了磨损机制。结果表明:在高载荷下,基体磨损严重,填充耐磨添加剂后,镍基复合涂层在高载荷下显示出较优的耐磨性能;载荷为20~100 N时,涂层磨损量随添加剂类型和添加量显著变化;50 N载荷下,含8%Cu,c-BN的镍基复合涂层的耐磨性能较其他复合涂层的更优,其中含c-BN镍基复合涂层的磨损量仅为0.003 9 mg/(N·m);100 N载荷下,含5%WS2,Cu,h-BN的镍基复合涂层的耐磨性较其他复合涂层的更优;基体的磨损机制主要为疲劳和黏着磨损,镍基复合涂层表现出一定的塑性变形,主要为疲劳磨损。     

聚碳酸酯透明材料表面耐磨涂层的纳米力学性能和耐磨性研究

利用纳米压痕和划痕技术对不同纳米硅溶胶含量的两种有机硅耐磨涂层的表面与体相的纳米力学性能和耐磨性分别进行了对比实验研究。结果表明:纳米硅溶胶会增加涂层Si-O-Si网络结构的刚性,提高涂层的力学性能和耐磨性,并且涂层近表面区的硬度、模量以及耐磨性明显优于体相的性质。     

钛合金表面Ni-P-PTFE自润滑复合镀层的制备及其摩擦磨损性能

为提高钛合金零部件的使用寿命,以传统的化学镀Ni-P合金工艺为基础,通过添加PTFE粒子使其均匀分布在Ni-P合金镀层中,在钛合金基体上制备了具有耐磨、减摩性能的自润滑复合镀层;分析了PTFE乳液浓度、表面活性剂浓度等参数对复合镀层中PTFE微粒子含量的影响规律;采用SEM、EDS和XRD等手段对复合镀层的微观形貌、相结构和成分进行了分析;研究了不同PTFE含量复合镀层及钛合金基体在相同载荷下的摩擦磨损性能。结果表明:Ni-P-PTFE复合镀层具有良好的减摩耐磨性能,当膜层中PTFE微粒子的含量为20.4%(体积分数)时,钛合金表面的摩擦系数降至0.2左右,而磨损量也显著减小。     

激光沉积制备钛基梯度耐磨涂层组织和性能研究

为了提高Ti6Al4V钛合金的高温耐磨特性,在Ti6Al4V钛合金表面利用激光沉积制造原位生成TiC颗粒增强相的方法制备了钛基梯度涂层。观察了耐磨梯度涂层的微观组织,测量了涂层和Ti6Al4V基材在500℃条件下的摩擦磨损性能及其显微硬度,并对涂层的强化机制和磨损机理进行了分析。结果表明,原位自生的TiC颗粒增强相均匀弥散分布在基体中,从基材到涂层顶部分别呈现粗大树枝晶、较大的颗粒状晶体、相对细小的颗粒状晶体形态。显微硬度分析显示涂层硬度保持在400～450HV之间,由基材到表层呈梯度上升趋势。涂层表现出较好的高温耐磨特性,和基材的磨损体积比为2.86。TiC颗粒的弥散分布强化和激光沉积基体组织的细晶强化是显微硬度和高温耐磨性提高的主要原因。     

耐磨高熵合金制备工艺研究进展

耐磨高熵合金具有主元多、强度高、硬度大、磨损率低和耐高温等特征,应用前景广阔,是近几十年发展起来的一种新型耐磨材料。围绕耐磨高熵合金的主要制备工艺与耐磨性能的影响因素两方面,对近年来耐磨高熵合金的主要研究进展进行了综述。重点阐述了固、液、气态成型的耐磨高熵合金制备技术,总结了影响高熵合金耐磨性的因素,包括金属元素与非金属元素在内的多种元素对高熵合金耐磨性能的影响,说明了高熵合金及其碳氮化物涂层耐磨性能的研究进展。耐磨高熵合金的制备工艺较多,应根据合金形态成分的不同选择合适的制备方法;通过添加金属或非金属元素诱导硬质相析出仍是提高合金耐磨性能的主要手段;有些高熵合金或高熵合金涂层在高温、润滑等条件下也能够表现出优异的耐磨性能。     

物理气相沉积在镁合金表面防护领域的研究现状

镁合金表面耐腐蚀性能、耐磨性能较差,物理气相沉积(PVD)镀膜技术是一种提高镁合金表面性能的有效方法。总结了PVD镀膜防腐蚀层和耐磨层的特性,分析了涂层耐腐蚀耐磨的机理和存在的不足。综述了镁合金表面PVD膜层的研究进展,阐述了物理气相沉积技术对镁合金的表面改性的应用现状,并对该技术在镁合金上的发展进行了概括,指出了目前PVD技术在镁合金表面防护领域的新前景,为今后PVD技术对镁合金表面防护的研究与发展提供了相关参考。     

纳米Cr2O3粉体的制备及表征

以Cr（NCh）3·9H20;氨水和乙醇为原料,采用沉淀法在不同温度下合成了纳米Cr2（h粉体,并运用场发射扫描电镜、X射线衍射、熟重一动态差热分析、红外光谱等手段对粉体进行表征。结果表明,Cr（OH）s雀450＂C已经生成Cr2O3,经过800℃烧30min．可获得平均粒径为70-100nm的Cr2O3粉体。     

钛合金表面耐磨润滑微弧氧化膜的研究进展

综述了钛合金微弧氧化膜的摩擦学性能研究以及提高膜层耐磨性能和润滑性能所采用的方法,旨在对改善钛合金微弧氧化膜摩擦学性能的研究现状有一个系统全面的认识,并在此基础上展望了未来钛合金微弧氧化膜摩擦学研究的发展趋势和方向。     

钛合金激光熔覆的研究现状与发展趋势

钛合金具有高比强、良好的耐蚀性能等优点,但其耐磨性差,限制了它在摩擦机构的应用.激光熔覆技术是近年来发展起来的一种新型表面改性工艺.在钛合金表面进行激光熔覆,可提高钛合金的表面性能,获得高硬度、耐磨性能好、低摩擦系数的熔覆层.简要阐述了钛合金表面激光熔覆的研究现状,包括激光熔覆工艺、熔覆层的组织与性能,指出了存在的问题,并展望了钛合金激光熔覆的发展方向.     

TiAl基金属间化合物表面涂层研究进展

TiAl合金具有优异的高温力学性能,可以作为Ni基高温合金的轻量化替代材料,但氧化和磨损等行为限制了TiAl合金的高温服役时间,不利于工业化应用。通过在TiAl合金表面沉积涂层,可以使材料兼具基体的力学性能和涂层材料的表面性能,以提高TiAl合金适应不同服役环境的能力,进而拓展其应用范围。列举了TiAl合金使用的涂层材料应具有的性质;介绍了常见涂层的制备方法;以涂层成分分类,分别总结了不同涂层体系的研究现状,并展望了制备工艺和涂层性能的发展趋势。     

钛合金干滑动摩擦行为与磨损机理研究进展

钛合金因具有高的比强度、比刚度,良好的耐蚀性和耐热性等优点,在航空航天、化工、能源等领域广泛应用,但钛合金存在表面硬度低、抗塑性剪切能力较差、不易加工硬化以及表面氧化物保护作用较差等缺陷,使其耐磨性较差,阻碍了其在耐磨损领域的发展。为了提高钛合金自身的耐磨性潜力和扩大其应用领域,本文主要概述了近年来国内外有关钛合金干滑动摩擦磨损领域的研究现状,讨论了影响钛合金摩擦磨损性能的主要因素以及在不同条件下的磨损机理,并对钛合金干滑动摩擦磨损行为的研究进行了展望。     

Hierarchical adaptive nanostructured PVD coatings for extreme tribological applications: the quest for nonequilibrium states and emergent behavior

Adaptive wear-resistant coatings produced by physical vapor deposition (PVD) are a relatively new generation of coatings which are attracting attention in the development of nanostructured materials for extreme tribological applications. An excellent example of such extreme operating conditions is high performance machining of hard-to-cut materials. The adaptive characteristics of such coatings develop fully during interaction with the severe environment. Modern adaptive coatings could be regarded as hierarchical surface-engineered nanostructural materials. They exhibit dynamic hierarchy on two major structural scales: (a) nanoscale surface layers of protective tribofilms generated during friction and (b) an underlying nano/microscaled layer. The tribofilms are responsible for some critical nanoscale effects that strongly impact the wear resistance of adaptive coatings. A new direction in nanomaterial research is discussed: compositional and microstructural optimization of the dynamically regenerating nanoscaled tribofilms on the surface of the adaptive coatings during friction. In this review we demonstrate the correlation between the microstructure, physical, chemical and micromechanical properties of hard coatings in their dynamic interaction (adaptation) with environment and the involvement of complex natural processes associated with self-organization during friction. Major physical, chemical and mechanical characteristics of the adaptive coating, which play a significant role in its operating properties, such as enhanced mass transfer, and the ability of the layer to provide dissipation and accumulation of frictional energy during operation are presented as well. Strategies for adaptive nanostructural coating design that enhance beneficial natural processes are outlined. The coatings exhibit emergent behavior during operation when their improved features work as a whole. In this way, as higher-ordered systems, they achieve multifunctionality and high wear resistance under extreme tribological conditions.     

Research status of laser cladding on titanium and its alloys: A review

Titanium and its alloys are restricted in the field of application. Laser cladding, as a kind of surface modification technique, is employed to fabricate coatings with improved wear resistance, high temperature oxidation resistance and good biocompatibility on titanium and its alloys. Apart from laser cladding process parameters, material selection is vital to obtain the improved properties mentioned above. In this paper, recent developments of different material system are summarized and the developments in laser cladding for functional coatings with high wear resistance, good corrosion and oxidation resistance, and better medical biocompatibility are reviewed. Besides, the existing problems and the corresponding solutions are discussed. Finally, the trend of development in the future is forecasted.