Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响

为研究Si含量对Fe-Cr-Si合金高温耐磨性能的影响,改善Fe-Cr-Si合金在高温环境下的耐磨性能,采用真空电弧熔炼制备了4种不同Si含量(原子分数5%、10%、15%、20%)的Fe-Cr-Si合金,研究了Si含量变化对其高温耐磨性能的影响。结果表明,4种Fe-Cr-Si合金均由单相组织构成,Si含量的增加使得合金硬度逐渐升高,并且促进了金属硅化物Fe₃Si的形成。随着Si含量的增加,Fe-Cr-Si合金的摩擦系数和磨损率逐渐减小,磨损机制由剥落磨损转变为氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损。     

Li对7075铝合金钻杆材料微观组织与摩擦磨损行为的影响

采用热压烧结制备7075-(0%,0.5%,1%,2%,质量分数，下同)Li合金，研究Li对7075铝合金微观组织及摩擦磨损性能的影响。结果表明：7075-0.5Li合金在60 kN烧结压力下致密度可达到99%以上。铝合金由α-Al相、η相和S′相组成；随着Li含量增加至2%,η相减少，δ′相、δ相增多，但α-Al仍为主相。铝合金的硬度和磨损率分别为71.25HV和3.50×10^-3 mm³·N^-1·m^-1,随Li含量增加，铝锂合金硬度降低，磨损率升高，但7075-0.5Li比铝合金的硬度更高，磨损率更低。7075-Li合金均发生了氧化磨损，同时还发生了黏着磨损。铝锂合金随Li含量增加，η相减少，硬度降低，Al₂O₃脆性大从而与基体结合较弱，微观组织枝晶间距增大，导致合金由磨粒磨损逐渐转变为黏着磨损，耐磨性能逐渐降低。与铝合金相比，热压烧结制备的7075-0.5Li合金显示了更好的耐磨性能。     

冷热循环处理对钛基非晶合金摩擦学性能的影响EI北大核心CSCD

钛合金的耐磨性较差,在钛合金活动部件表面制备钛基非晶合金涂层是一种保持钛合金优势又提升其耐磨性的选择。采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、SEM、摩擦磨损试验机,对冷热循环处理前后钛基块体非晶合金的组织结构与摩擦行为进行比较研究。结果表明:经过冷热循环处理后的钛基块体非晶合金仍然保持着完全非晶态,弛豫焓提升11%。冷热循环处理后钛基非晶合金的平均纳米硬度从6.84 GPa降低到6.59 GPa,平均弹性模量从118.70 GPa降低到103.43 GPa,但硬度与弹性模量的比值增大。冷热循环处理后,钛基块体非晶合金在5 N和10 N的载荷下磨损率减小了约10%。与TC4合金相比,其在5 N和10 N载荷下的磨损率分别减小了20%和50%。TC4合金由于硬度较低,呈现较为严重的黏着磨损。冷热循环处理后,钛基非晶合金的磨损机制从铸态的磨粒磨损为主向磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损共同作用转变,且随着载荷的增大,黏着磨损减轻,磨粒磨损占据主导。因此,冷热循环处理是提升钛基块体非晶合金摩擦学性能的一种有效方法。     

AZ91及AZ91-Y合金复合干摩擦性能的对比

为了探究AZ91镁合金的复合干摩擦行为,以未淬火45钢为摩擦副,在不同载荷下(100,200,300 N),开展AZ91及Y含量为1.0%(质量分数)合金的复合干摩擦实验。采用OM,XRD,SEM等观察合金的磨损形貌并分析磨损机理。结果表明:增加法向载荷,两试样复合磨损率线性增加但摩擦因数却逐渐减小;Al 2Y硬质颗粒可细化晶粒、弱化相界面开裂倾向以提高AZ91-Y合金耐磨性。100,300 N法向载荷下,AZ91-Y合金主要磨损机制分别为磨粒磨损和剥离磨损,与基体(AZ91)一致,其磨损率分别降低了21.7%和5.9%。     

旋转摩擦挤压制备MWCNTs/Al复合材料的组织及磨损性能EI北大核心CSCD

采用旋转摩擦挤压(RFE)法制备多壁碳纳米管增强铝基(MWCNTs/Al)复合材料,分析MWCNTs/Al复合材料的显微组织、硬度和磨损性能。结果表明:用RFE法可制备具有一定形状尺寸的块体MWCNTs/Al复合材料;复合材料的成形质量好,显微组织为经动态再结晶后的细小等轴晶,MWCNTs在铝合金基体中分布均匀。复合材料的硬度随着MWCNTs体积分数增加先增加后降低,当MWCNTs体积分数为4%时,硬度是经RFE加工后基材的1.2倍。MWCNTs在复合材料磨损过程中起润滑作用,有助于降低MWCNTs/Al复合材料的磨损量提高复合材料的耐磨性。随MWCNTs体积分数的增加,复合材料的磨损率降低,当MWCNTs体积分数大于3%后磨损率变化较小。这是由于MWCNTs体积分数的增加,磨损机制发生变化,即由黏着磨损和轻微磨粒磨损转变为剥层磨损和磨粒磨损。     

渗铜量对铁基粉末冶金气门座圈材料微动磨损性能的影响

采用压制-烧结-熔渗工艺,制备一种高性能铁基粉末冶金气门座圈材料,在SRVⅣ摩擦磨损试验机上对比研究不同渗铜量下材料的微动磨损性能。结果表明:在一定范围内随着渗铜量的增加,试样密度、硬度及压溃强度显著提高,摩擦因数与磨损体积降低,磨损机理发生不同程度的变化。未渗铜或渗铜量低时,试样磨损机理主要表现为磨粒磨损及疲劳剥落;渗铜量为10%(质量分数,下同)的试样磨损机理为轻微磨粒磨损和疲劳剥落;渗铜量为15%的试样表现出最优抗微动性能,仅有轻微黏着磨损;当渗铜量达20%时,试样力学性能下降,磨损体积增大,磨损机理转变为以黏着磨损为主。渗铜后的试样抗微动磨损性能更优异。     

Cr对Ni_3Si合金摩擦学性能的影响

用电弧熔炼法制备Ni_3Si合金,添加Cr和痕量B以改善合金的塑性,研究了Ni_3Si合金的显微组织、相组成以及摩擦学性能。结果表明,纯Ni_3Si合金主要由β1-Ni_3Si相和γ-Ni_31Si_(12)相组成;添加质量分数为5%的Cr使合金转变成γ-Ni_31Si_(12)相和α-Ni相;进一步提高Cr含量使合金的组成为γ-Ni_31Si_(12)和Cr_3Ni_5Si_2相。添加Cr使合金的硬度呈现上升趋势,其中含10%Cr的合金硬度最高,约为700 HV;在干滑动摩擦过程中合金的摩擦系数为0.5左右,磨损率均远低于316不锈钢,其中含5%Cr的合金磨损率最低;随着载荷的增加Ni_3Si合金和含Cr 5%的镍硅合金,其磨损机理由磨粒磨损转变成粘着磨损,添加10%Cr的镍硅合金的磨损机理为疲劳磨损。     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料, 采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响, 并对其磨损形貌及机制进行了分析。结果表明: 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料; 空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大, 但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大; 15%空心微珠-10%碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳; 随着滑动速度提高, 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降, 磨损率增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升, 而磨损率则随着载荷增加而增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损, 在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损。     

超声外场对原位TiB2/2A14铝基复合材料的摩擦磨损性能的影响

采用超声外场-原位混合盐反应法制备3%TiB_2/2A14(体积分数)铝基复合材料,在往复式摩擦磨损试验机上进行4种不同载荷(20,30,40,50N)的磨损实验,研究不同超声处理工艺制备的复合材料的耐磨性和摩擦行为。使用显微硬度计测量基体和复合材料的显微硬度。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对测试样品进行物相成分鉴定、显微组织和表面磨损形貌观察,并研究其磨损机理。结果表明:超声能够有效打散颗粒团聚,改善颗粒分布状态,强化颗粒与基体的界面结合强度,因此经过超声处理的复合材料的耐磨性和显微硬度明显优于合金基体。经120s超声处理获得的复合材料,其硬度约为基体合金的2倍。在50N载荷的作用下,其磨损率约为基体合金的57.43%。在干摩擦条件下,基体主要表现为黏着磨损,复合材料表现为黏着磨损+磨粒磨损的混合型磨损,耐磨性能更佳。     

AlCrNiFeTi高熵合金涂层的电火花沉积制备与摩擦磨损性能

采用真空电弧熔炼法制备直径为7 mm AlCrNiFeTi高熵合金(high-entropy alloy,HEA)作为电极,使用电火花沉积技术在304不锈钢表面成功制备了AlCrNiFeTi高熵合金涂层。通过XRD、OM、EDS、SEM、显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能进行研究。结果表明,AlCrNiFeTi电极与涂层均以BCC1和BCC2简单固溶体为主,电极微观组织结构呈典型的树枝晶。涂层由沉积点堆叠铺展形成,表面均匀致密呈橘皮状、凸凹不平,为喷溅花样展开,涂层截面结构无宏观缺陷,厚度约为59.67μm。AlCrNiFeTi涂层最大显微硬度为587.3HV_0.2,比基材的硬度提高了约2.45倍。随着载荷的增大,涂层的磨损机制由氧化磨损和轻微磨粒磨损转变为磨粒磨损和黏着磨损。当摩擦载荷为5 N时,磨损率为1.213×10^-3 mm³/(N·m),摩擦因数仅为0.446,涂层的磨损率较基材的磨损率减小了约28.3%。     

基于铝热反应Cu-Fe二元合金的微观组织与摩擦性能研究EI北大核心CSCD

基于铝热法制备含2%(质量分数)Al的Cu-Fe合金,采用XRD,SEM,EDS和EBSD技术对Cu-Fe合金的相结构、微观组织进行表征,同时采用HVS-1000A维氏硬度仪和CFT-1材料表面性能测试仪测试Cu-Fe合金的硬度及抗磨损性能。结果表明:利用铝热反应可高效地制备Cu-Fe合金,成分可控,组织致密无夹杂,其中Fe相均匀地分布在Cu基体中,Cu和Fe的相界面结合良好;Fe相的硬度为322.2HV,基体Cu相的硬度为169.3HV,Cu-Fe合金的电导率为40.8 MS/m。铝热法制备的Cu-Fe合金具有较低的摩擦因数,平均摩擦因数为0.124,磨损率为2.17×10^(-3) mm 3·N^(-1)·m^(-1)。     

Investigation on the mechanical properties and frictional performance of Ni–Cu–Si alloy

The microstructure evolution, mechanical properties and dry sliding behaviour of Ni–30Cu–xSi alloy have been investigated systematically. As the volume fraction of microscale second-phase particles and nanoscale precipitates increases, the hardness, yield strength and ultimate tensile strength of alloy are improved significantly but elongation is reduced. Through confocal laser scanning microscope and atomic force microscope, it is suggested that the wear mode changes from the mixture of abrasive and adhesive wear to single abrasive wear. Owing to the existence of netlike microscale second-phase particles which are more likely to split the matrix, the Ni–30Cu–5.5Si alloy exhibits an abnormal higher wear rate even with the highest hardness. The netlike structure which deteriorates the friction performance should be avoided in wear-resistant materials.     

Cu对粉末冶金Fe3Al基复合材料性能的影响

研究了Cu含量对粉末冶金Fe3Al基复合材料的烧结性能和力学性能的影响,分析了施加载荷和改变转速对加入不同量铜粉末冶金Fe3Al基复合材料的摩擦磨损性能的影响,并借助电子显微镜和能谱分析了不同铜含量Fe3Al基复合材料的磨损机理.结果表明:加入12%的Gu可使Fe3Al基复合材料具有良好的烧结性能和力学性能;载荷和转速对复合材料的磨损形式受铜的加入量的影响;铜的加入影响复合材料的磨损形式和磨损机理,当含铜量较少时,复合材料以磨粒磨损为主,随加入铜的量的增多,其磨损形式变为磨粒磨损和轻微的粘着磨损形式,加入大量铜时,则以粘着磨损为主.     

Al2O3-TiC/Al2O3-TiC-CaF2复合叠层陶瓷材料摩擦磨损性能

将Al₂O₃-TiC陶瓷材料与具有固体润滑特性的Al₂O₃-TiC-CaF₂陶瓷材料进行叠层, 通过真空热压烧结制备Al₂O₃-TiC/Al₂O₃-TiC-CaF₂复合叠层陶瓷材料。在环盘式摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损实验, 研究该材料在不同载荷、 转速条件下的摩擦系数和磨损率, 分别用SEM及EDS观察材料磨损前后的微观形貌和分析其成分组成, 研究其磨损机制。结果表明: 在相同载荷条件下, Al₂O₃-TiC/Al₂O₃-TiC-CaF₂复合叠层陶瓷材料的摩擦系数和磨损率随着转速的升高而下降, 在相同转速条件下, 其摩擦系数和磨损率随着载荷的增加而下降; Al₂O₃-TiC/Al₂O₃-TiC-CaF₂复合叠层陶瓷材料的磨损机制主要是磨粒磨损和黏着磨损。     

微弧氧化处理对钛铌合金力学及摩擦磨损性能的影响

采用微弧氧化的方法于磷酸盐电解液中在二元β型TiNbx(x=5,10,15,20,25)合金表面制备了微弧氧化涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征各合金表面微弧氧化涂层的物相组成和微观形貌。采用纳米压痕仪、球-盘摩擦磨损实验仪分析了微弧氧化处理对钛铌合金力学性能、耐磨性的影响。结果表明,通过微弧氧化处理可以有效的在各基体表面制备出氧化涂层,表面微孔数目及大小无明显差别,拥有相似的致密度,氧化涂层主要由TiO₂相组成。随着基体Nb含量的增加,各基体表面微弧氧化涂层的硬度值与弹性模量表现出相同的变化趋势,Ti-15Nb合金表面微弧氧化涂层的硬度值和弹性模量值最大。经过微弧氧化处理后,Ti-5Nb和Ti-15Nb表面摩擦系数与基体相近,并无减摩效果;Ti-10Nb、Ti-20Nb和Ti-25Nb表面摩擦系数下降了55%以上,主要磨损机制由磨粒磨损变为粘着磨损,改善了合金的耐磨性能。     

极地船舶新型低温钢板的干摩擦性能

为了探讨极地船舶新型钢板(LTSM)的实用性,采用UMT-3 Tribolab多功能摩擦磨损试验机测试了其摩擦性能,研究了不同载荷下的磨损行为及其磨损机制,并与现役的DH_32型低温高强钢板进行了对比。结果表明:随着载荷的增加,2种钢板的摩擦系数都有所降低,LTSM的磨损率较DH_32的低,磨损后的接触表面硬度比磨损前有增加;当载荷从10 N升高到30 N时,LTSM的磨损机理由黏着磨损转化为磨粒磨损和疲劳磨损,在磨损过程中会发生氧化磨损;磨损过程中氧化层、转移层和磨屑都会对摩擦系数产生影响。     

微量W元素的添加对CoCrFeNiMnAl高熵合金的组织与性能的影响EI北大核心CSCD

高熵合金(HEAs)表现出比传统合金更为优异的耐磨耐蚀性能,逐渐成为金属材料领域的研究热点。采用金属热还原法制备不同W含量的CoCrFeNiMnAlW_(x)(x=0.12,0.15,0.19)高熵合金,研究微量W元素的添加对CoCrFeNiMnAlW_(x)高熵合金的相结构、微观组织与性能的影响。采用XRD,SEM和EDS等技术表征该合金的相结构、显微组织及元素分布,利用材料表面性能测试仪和电化学工作站测定该合金的摩擦磨损性能和电化学腐蚀性能。结果表明:不同W含量高熵合金均由两种不同晶格常数的BCC相组成,随着W含量的增加,BCC1相微观相貌并没有明显的变化,但是BCC2相的微观形貌和元素分布随W含量的变化而明显变化,而耐磨损性能和耐腐蚀性能均有一定程度的提高,CoCrFeNiMnAlW_(0.19)合金的摩擦因数和磨损率分别为0.684和1.06×10^(-5)mm^(3)/(N·m),磨损机制由黏着磨损转变为黏着磨损和磨粒磨损相结合,最后再转变为摩擦磨损;在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度从6.08×10^(-6)A/cm^(2)减小到1.72×10^(-6)A/cm^(2),腐蚀速率也逐渐减小。     

铝合金表面激光熔覆Cu基复合涂层的组织及磨擦磨损性能

利用铜基熔体的液相分离作用,采用激光熔覆工艺,在ZL104合金表面成功获得了球形颗粒体增强的过饱和（Cu,Ni)固溶体基复合材料涂层。（Cu,Ni)固溶体的组织形态为胞状和树枝状,球形增强体内亚组织形态为颗粒状、穗状或树叶状。干滑动磨擦磨损试验表明复合材料熔覆层对ZL104合金表面耐磨性的提高作用很大。磨损过程中,ZL104合金主要发生了粘附磨损,出现了脱层现象;熔覆层材料发生了粘附磨损和磨粒磨损。     

铝合金表面激光熔覆Cu基复合涂层的组织及摩擦磨损性能

利用铜基熔体的液相分离作用,采用激光熔覆工艺,在ZL104合金表面成功获得了球形颗粒体增强的过饱和（Cu, Ni）固溶体基复合材料涂层。（Cu,Ni）固溶体的组织形态为胞状和树枝状,球形增强体内亚组织形态为颗粒状、穗状或树叶状。干滑动摩擦磨损试验表明复合材料熔覆层对ZL104合金表面耐磨性的提高作用很大。磨损过程中,ZL104合金主要发生了粘附磨损,出现了脱层现象;熔覆层材料发生了粘附磨损和磨粒磨损。