表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展

为提高摩擦副之间的摩擦学性能,润滑油添加剂、低摩擦表面以及表面微织构等作为改善表面摩擦学性能的手段已得到国内外研究工作者的广泛关注并取得了一定的成果,而表面微织构复合固体润滑材料技术作为一种集成了已有各种减摩手段优点的复合技术开始被研究。 文中综述了表面微织构与固体润滑材料复合的物理和化学方法;评述了表面微织构几何形状、参数和固体润滑材料种类对复合表面摩擦学性能的影响;分析了表面微织构复合固体润滑材料的减摩机制;最后指出了该复合技术目前尚待解决的问题,并对该技术下一步的发展方向和实际应用进行了展望。     

表面织构化刀具的研究现状与进展

高速切削加工作为难加工材料的主要加工方式,在其切削过程中,刀具的快速磨损、加工表面质量差等问题显著。近些年来,表面织构由于在控制摩擦、减小磨损和改善润滑性能等方面的作用引起了国内外学术界和产业界的广泛兴趣,为刀具减摩降磨技术的研究提供了新方向。表面织构效应是通过在摩擦副表面加工出具有不同形状几何参数和分布特征的微凹坑、微沟槽等阵列结构时,表面的摩擦磨损和润滑特性随之改变的热动力学效应。针对表面织构技术在刀具方面的应用研究,描述了刀具表面织构的主要制备方法,对比分析了各种制备方法的优缺点,然后分别阐述了微沟槽织构、微凹坑织构、纳米织构/微纳复合结构阵列以及织构化自润滑刀具在减缓刀具磨损、提高加工质量等方面的研究现状与进展,同时分析了表面织构改善刀具系统摩擦学性能的原因和机理,最后指出刀具表面织构技术目前研究存在的问题及其对刀具减摩降磨的重要意义。     

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工微观形貌及耐腐蚀特性研究

本文主要对磨粒喷射精密光整加工表面进行几何特性评价及耐腐蚀特性研究,通过对表面微观轮廓高度参数、横向间距特性参数以及微观形状特性参数研究表明,磨粒喷射加工表面微观高度特性参数Ra值、Rq可降低50%以上,同时,Rz、Ry、Rt、Rp和Rm也都大幅度下降,喷射加工表面轮廓高度特性参数值比磨削加工明显改善;喷射加工表面轮廓微观不平度的平均间距Sm和轮廓的单峰平均间距S都不同程度降低.轮廓微观不平度间距明显减小,轮廓对于中线的交叉密度增加.利用SHR20步入式恒定湿热淋雨结合试验箱,实验研究了表面形貌对抗腐蚀性能的影响,结果表明,和磨削加工相比,磨粒喷射加工表面耐腐蚀性能明显提高,在相同的腐蚀条件下,喷射光整加工表面腐蚀量最轻,磨削烧伤表面腐蚀量最大.     

模具型腔表面电化学机械光整加工技术

针对模具型腔表面,研究手持式工具电化学机械光整加工的工具设计、表面质量和精度特性等关键技术问题,重点研究不规则表面工具库的建立;磨料粒度、工具摩擦速度、工具压力等工艺参数对表面粗糙度的影响,获得较佳的工艺参数范围;探讨常规工艺条件下零件的精度特征,最后以带外圆弧平面、内曲面、窄槽面等形状的实际零件进行加工实验,验证了手持工具式电化学机械光整加工技术的应用效果。     

超声冲击对焊接接头表面质量的影响

焊接是船舶、飞机、汽车、火车、压力容器、起重设备等大结构、复杂结构的重要加工方法。焊接结构的失效尤其是疲劳失效大多起始于焊接接头表面,因此对焊接接头表面质量的优化可改善焊接结构的性能,延长使用寿命。综述了超声冲击在焊接接头表面质量改进中的研究现状。分析了超声冲击对焊接接头表面几何形状的影响,指出超声冲击增大焊趾处圆弧过渡半径、降低应力集中系数和减小缺口效应的作用。总结了超声冲击对焊接接头表面残余应力的影响,指出超声冲击通过宏观塑性变形引发微观位错运动和增殖的机制,由此在焊接接头表面和次表面产生有益的残余压应力。阐述了超声冲击对焊接接头表面组织形态的影响,指出超声冲击在产生宏观织构和细化晶粒方面的作用。简述了超声冲击对提高焊接接头显微硬度和消除表面缺陷等方面的有利影响,同时指出合理的超声冲击参数才能降低焊接接头的表面粗糙度。最后,分析了目前研究存在的问题并对未来研究方向进行了展望。     

电火花加工NdFeB材料的表面性能

为在NdFeB材料成型加工的同时实现其表面改性,研究了电火花加工对钕铁硼材料的影响。利用电火花成型加工技术,在不同电参数下,用紫铜电极对钕铁硼材料在绝缘介质中进行负极性加工。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等分析了材料的表面层成分、表面形貌及组织结构。通过显微硬度分析及盐雾试验,测试了材料表面硬度和耐蚀性能。结果显示:在大脉冲宽度24μs、小峰值电流5.6A下,电火花加工材料的表面质量较好。在其他参数相同的条件下,峰值电流从25.6A增大到50A,脉冲宽度从4.2μs增大到13μs时,时,硬度最大值均超过900HV0.3,比基体高出近300HV0.3。盐雾试验中加工前后材料开始出现斑点的时间差为20h,耐腐蚀性能明显发生变化。电火花加工后的钕铁硼材料表面组织中晶粒尺寸减小,并存在非晶合金相。表层非晶合金使钕铁硼材料的硬度及耐腐蚀性能得到明显地改善。     

304 不锈钢电火花线切割加工表面性能研究

目的研究电火花线切割工艺对金属材料加工表面质量的影响规律,分析加工表面的机械性能。方法利用电火花线切割加工技术,对304不锈钢工件进行表面切割试验,应用马尔轮廓测量仪、扫描电镜、超景深电子显微镜及纳米压痕仪观察电火花加工表面的粗糙度变化规律和表面微形貌特征,获取横截面纳米硬度变化曲线。设计正交试验,获得最优加工参数。结果脉冲宽度和峰值电流对奥氏体不锈钢加工表面形貌的形成机制有显著影响,加工表面粗糙度受电参数的影响较大,加工表面的表层及次表层组织主要由塑性变形层与回火多相组织层共同构成,厚度与纳米硬度的变化受电参数的影响较大。结论电参数对表面质量的影响程度顺序为脉冲宽度、峰值电流、放电间隔,为得到较优加工表面层,应优先选择脉冲宽度为16μs,放电间隔为96μs,峰值电流为1.5 A的工艺参数组合。单个脉冲能量对加工层的厚度以及表层的纳米硬度呈现出近似线性规律。     

6016铝合金的电磁驱动机械锤击平整加工

目的探究机械锤击平整加工对提高铝合金表面完整性和硬度的作用效果,研究锤击参数对平整表面质量的影响规律。方法采用电磁驱动机械锤击技术对6016铝合金进行平整加工,研究基于光栅路径的电磁驱动机械锤击加工机理,并提出主要锤击参数,进而分析主要锤击参数对平整表面质量的影响规律。利用泰勒霍普生轮廓仪、光学显微镜和维氏硬度仪分别获得机械锤击后铝合金的表面粗糙度、表面形貌以及硬度。结果电磁驱动机械锤击后,铝合金表面粗糙度达到0.05μm,获得了类似镜面的锤击表面。相对于铣削后的表面,机械锤击可消除铣削痕迹,没有明显的表面缺陷和划痕,具有良好的表面平顺能力,同时硬度可提升大约25%~32%。小节距和进给速度、高锤击频率有助于减小表面粗糙度和提高硬度。此外,节距是最重要的锤击参数,极大地影响表面粗糙度和加工效率。结论电磁驱动机械锤击对6016铝合金具有很好的表面强化和平整能力,可大幅减小表面粗糙度,并适当提高表面硬度,是一种新颖、有效、绿色的平整方式。     

切削参数对纯铁车削表面粗糙度的影响

为提高纯铁材料精加工时的表面质量,在相同冷却润滑方式下进行不同切削参数条件下的切削试验,分析不同切削工艺参数对已加工纯铁表面质量的影响规律。结果表明:不同切削参数造成的切削温度变化是影响粗糙度的主要因素,而进给量以及切削深度对加工表面的最大轮廓高度产生了较大影响。试验结果对纯铁精加工采用合适的切削参数以提高表面质量具有重要意义。     

热喷涂技术制备铝涂层及其在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性的研究现状

铝是一种应用十分广泛的耐腐蚀材料,热喷涂技术作为表面工程领域的重要技术之一,在钢铁材料表面喷涂铝涂层,能够对钢铁材料起到很好的耐腐蚀保护作用,延长钢铁的使用寿命,减少对钢材的维护与保养。目前通常采用火焰喷涂技术、电弧喷涂技术和冷喷涂技术制备铝涂层,对此三种热喷涂技术制备铝涂层的涂层特点和耐腐蚀性能进行综述。系统归纳了这三种热喷涂技术的热源温度、粒子飞行速度和喷涂距离对形成涂层特点的影响机制,以及铝涂层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀机理,揭示出铝涂层内部孔隙是影响其耐腐蚀性能的最主要因素,孔隙含量可由孔隙率表示,并指出随着孔隙率的增大,其耐腐蚀性能降低。但是并未详细指出涂层内部孔隙的含量和形状大小对涂层耐腐蚀性能的影响,因此通过进一步优化热喷涂技术制备铝涂层的工艺,研究不同孔隙含量的铝涂层和不同形状大小孔隙的铝涂层在实际服役工况下的具体耐腐蚀程度,对今后热喷涂铝涂层的实际应用具有重要的科学意义,是今后的重点研究方向之一。     

热浸镀Zn-Al-Mg镀层力学性能研究进展

镀层的力学性能是影响涂镀产品服役寿命的关键。综述了热浸镀Zn-Al-Mg镀层力学性能(附着力、抗裂性、耐磨性、硬度和强度)的评价方法;归纳总结了合金成分中Al、Mg、Si等元素含量,以及热浸镀工艺中热浸镀温度和时间对镀层力学性能影响的研究进展。为了获得耐蚀性能与力学性能俱佳的Zn-Al-Mg镀层,指出应深入研究镀层组织与各力学性能指标之间的对应关系,积极探索不同钢种的热浸镀温度及时间工艺窗口,并将材料基因工程技术、机器学习技术与Zn-Al-Mg镀层性能研究相结合,以更快速、精准地实现Zn-Al-Mg镀层成分设计及组织性能预测,从而指导实际生产。     

生物医用镁合金耐蚀性的研究进展

镁合金具有优良的机械性能,与人体生物相容性好,尤其是具有可生物降解的特点,是一种很有前途的生物降解医用材料。综述了生物医用镁合金的研究进展,并阐明了其在人体内的降解机理及提高镁合金耐蚀性的改进方法,详细介绍了研究镁合金耐蚀性的方法,并指明了研究中存在的问题和未来发展方向。     

表层纳米化对钛合金电化学腐蚀影响的研究进展

表层纳米化处理可以改变材料表层的组织结构,提高材料的表面性能,而钛合金综合性能优异,有着广泛的应用,可以通过表层纳米化技术在钛合金表层制备出一定厚度的纳米层,进一步提升钛合金的耐腐蚀性能。本文介绍了表层纳米化技术和钛合金表层纳米化的作用机理,并综述了目前国内外表层纳米化对钛合金电化学腐蚀影响的研究进展,重点阐述了表层纳米化后钛合金的表面状态、成分、残余应力和微观结构对耐蚀性的影响,探索了钛合金表层纳米化今后的研究方向。     

双相不锈钢及其焊接接头腐蚀研究进展

双相不锈钢耐点蚀、耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀性能优良,是优良的海洋用金属材料,但其焊接接头常成为薄弱区而发生腐蚀问题.从材料因素综述了双相不锈钢腐蚀研究的进展.首先,总结了合金元素和热处理对双相不锈钢耐腐蚀性能的影响.合金元素分配及其引起的二次相析出及产生的元素贫化区、铁素体/奥氏体相比例的变化决定双相不锈钢的耐腐蚀...     

The effect in EDM of a dielectric of a urea solution in water on modifying the surface of titanium

This study investigates the influence of the machining characteristics on pure titanium metals using an electrical discharge machining (EDM) with the addition of urea into distilled water. Additionally, the effects of urea addition on surface modification are also discussed. In the experiments, machining parameters such as the dielectric type, peak current and pulse duration were changed to explore their effects on machining performance, including the material removal rate, electrode wear rate and surface roughness. Moreover, the elemental distribution of nitrogen on the machined surface was qualitatively determined by EPMA to assess the effects on surface modification. Micro hardness and wear resistance tests were performed to evaluate the effects of the reinforced surface.Experimental results indicate that the nitrogen element decomposed from the dielectric that contained urea, migrated to the work piece, forming a TiN hard layer, resulting in good wear resistance of the machined surface after EDM.     

液压千斤顶活塞杆用激光熔覆研究进展

综述了液压千斤顶活塞杆激光熔覆的研究进展,包括材料体系、耐蚀性能、耐磨性能、硬度、疲劳性能以及熔覆效率等方面。探讨了活塞杆常用熔覆层耐蚀性能的评价方法、性能参数及影响因素。各种试验结果表明,熔覆层的稀释和表面缺陷对耐蚀性能有不利影响,应通过工艺过程控制,同时完善检测手段;分析了液压千斤顶活塞杆的磨损机理及评价方法,重点探讨了常用材料在三体磨粒磨损与二体磨粒磨损工况下的耐磨性能,发现三体磨粒磨损和二体磨粒磨损对材料的硬度要求不同;考虑到第二相硬化导致耐蚀性能的降低,不应刻意通过第二相强化手段提高材料硬度而保证耐磨性能,应通过结构设计和维护保养避免磨粒磨损,在此前提下,保证熔覆层硬度在450HV左右是合适的。激光熔覆导致材料疲劳寿命的降低,主要原因在于残余拉应力和表面缺陷。鉴于加工硬化对熔覆层硬度和应力状态的影响,应进一步加强在疲劳寿命方面的研究,以进一步加快应用。为提高熔覆效率,在保证低稀释率的前提下,通过降低熔覆层的厚度,进而提高熔覆效率的方法是一种新的研究方向。     

带钢连续热镀锌工艺技术的现状

介绍了国内外带钢连续热镀锌工艺技术的研究现状，包括工艺的优化和改进、锌锅技术、镀层耐蚀性的提高和表面质量的改善以及高强钢热镀锌的研究进展等，讨论了近期和将来一段时间内热镀锌工艺技术研究的重点，指出我国应在合金化工艺、锌渣控制、高强钢可镀性和表面质量提高等方面加强研究。     

超细无粘结相WC基陶瓷的研究进展

综述了近年来国内外超细无粘结相WC基陶瓷的研究状况,无/少粘结相、晶粒的纳米化是研发高性能WC基硬质陶瓷的发展方向之一,其在硬度、高温强度、抗腐蚀、耐磨损等方面较传统硬质合金有明显的优势,具有广阔的应用前景。介绍了机械合金化法、快速碳热还原法、直接碳化法、等离子体化学合成法等超细WC粉末的制备方法,超细无粘结相WC基陶瓷的新型制备技术以及材料的复合改性等内容,并分析了该材料在研究应用过程中面临的困难,认为解决材料的工业化生产、纳米粉末的均匀分散等问题,建立碳氧含量对其性能影响的量化指标是现阶段的研究重点。     

The use of linear regression methods and Pearson’s correlation matrix to identify mechanical-physical-chemical parameters controlling the micro-electrochemical behaviour of machined copper

Machining introduces residual stresses at the specimen surface and modifies the microstructure and the texture in a small volume close to the surface. Such changes are important in controlling the corrosion behaviour of machined workpieces in the presence of an aggressive environment. In the present paper, the relationships between cutting parameters and the surface and subsurface characteristics of machined copper were first quantified experimentally using a complete plan of L₈ (2³) and a linear regression method. The influence of surface characteristics on the local polarisation curves of machined surfaces was then investigated. The shear-type crystallographic orientation generated under certain machining conditions tends to stabilize the material by inhibiting anodic reactions. This beneficial effect was balanced by the deleterious impact of roughness and quadratic stress. In the presence of lubrication, the current densities determined in the passive range were generally very low. The evolution of the open-circuit potential OCP measured under free corrosion conditions was analysed considering the surface characteristics and the Pearson’s correlation matrix. OCP was shifted in the anodic direction with increasing quadratic stress, roughness and lubrication (classified according to their increasing influence on the OCP).