不同填料填充的PTFE基粘结固体润滑涂层的摩擦磨损性能

金属粉体、陶瓷颗粒及玻璃微珠等可作为PTFE的改性填料提高其耐磨性,但过去少有上述填料用于PTFE基粘结固体润滑涂层耐磨改性的研究。制备了未添加填料的和分别填充Cu,SiC,c-BN,h-BN,玻璃微珠(T-60)的PTFE基粘结固体润滑涂层,评定了各涂层的附着力、耐冲击性;并考察了其在室温干摩擦条件下的滑动摩擦磨损性能,并分析了磨痕形貌。结果表明:各填充涂层附着力1～2级,抗冲击性良好;T-60和c-BN填充试样在试验条件下磨损量近乎为零,与未填充试样相比,SiC和h-BN填充试样磨损量分别下降82.9%,74.4%,Cu填充试样磨损量下降幅度最小;填充试样的磨痕均呈现出一定程度犁沟和切削,其中Cu填充试样磨痕深且宽,c-BN,SiC,T-60,h-BN填充试样磨痕浅且窄,c-BN和T-60填充试样磨损表面的转移膜最均匀;填料改变了粘结涂层的磨损机理,使其由单一的PTFE黏着磨损转变为以填料的磨粒磨损为主、PTFE的黏着磨损为辅的复合磨损,增强了涂层的抗极压承载能力和转移膜与基体间的结合力,提高了涂层的摩擦磨损性能。     

环模材料4Cr13磨料磨损试验及其表面强化北大核心CSCD

自制磨料磨损试验机对环模材料4Cr13试样进行磨损试验,利用单因素试验和正交试验探究了橡胶轮转速、压力以及磨料粒径对4Cr13试样磨损量的影响规律和影响程度。采用等离子喷焊技术在4Cr13试样表面喷涂铁基(Fe65)耐磨涂层,并对耐磨涂层进行性能测试。结果表明:磨损量随着压力的增加而增加,当压力进一步增加到100 N时,磨损量增速变快;橡胶轮转速对磨损量的影响为先增加后减少,当转速增加到120 r/min时磨损量开始减少;磨料粒径的变大导致了磨损量的增加;3个因素对磨损量影响的主次顺序为压力、磨料粒径、橡胶轮转速;在橡胶轮转速为100 r/min,压力为80 N,粒径为2.5 mm的条件下进行磨损试验,测得喷有耐磨涂层4Cr13试样的磨损量为15.3 mg,4Cr13试样的磨损量为40.8 mg,耐磨涂层体现出良好的耐磨性。     

等离子喷涂陶瓷层的摩擦磨损性能及机理

为了提高叼纸牙表面的摩擦磨损性能,采用等离子喷涂技术在T10钢基体上分别喷涂了5种氧化物陶瓷涂层,对5种涂层摩擦磨损的性能及机理进行了研究.结果表明:与Al2O3/Cr2O3复合涂层相比,100%Al2O3和100%Cr2O3陶瓷涂层的摩擦系数和体积磨损量都比较低,摩擦磨损性能更优;Al2O3/Cr2O3复合涂层磨损机理主要为磨粒磨损,而100%Al2O3和100%Cr2O3涂层则主要为疲劳磨损.     

40Cr钢离子氮化与离子镀TiN复合涂层与苜蓿草粉之间的摩擦学特性

在橡胶轮磨料磨损实验机上考察了40Cr钢基体上离子氮化与离子镀TiN复合涂层在苜蓿草粉软磨料下的摩擦学特性。采用划痕法测定了涂层的结合力,利用XRD分析了涂层的相结构,应用扫描电子显微镜观察分析了涂层磨损表面形貌和磨损机理。结果表明:离子氮化与离子镀TiN复合涂层的膜基结合力和硬度均高于TiN涂层;其对于苜蓿草粉软磨料的耐磨性也高于TiN涂层和渗氮层;离子氮化过渡层能显著提高TiN涂层的膜基结合力并改善薄膜的韧性;涂层能有效限制硬质颗粒对基体的压嵌和切削。涂层在苜蓿草粉软磨料下的磨损机制既包括硬质颗粒磨料条件下的切削磨损,也包括软磨料条件下的多次塑性变形和周期疲劳磨损。涂层硬度和韧性的共增可以提高其对软磨料的耐磨性。     

结晶器铜板等离子喷涂镍-石墨涂层的耐磨性

为提高连铸结晶器铜板的使用寿命和铸坯质量,采用超音速等离子喷涂技术在结晶器铜板材料Cr-Zr-Cu基体上制备镍-石墨自润滑涂层,利用扫描电镜(SEM)对喷涂粉末和涂层的组织形貌进行表征,通过球-盘式摩擦磨损实验研究载荷和温度对镍-石墨自润滑涂层、摩擦系数、磨损量的影响,并对涂层的磨损机制进行分析.结果表明:利用超音速等离子喷涂制备的镍-石墨涂层与基体结合良好,结构致密;涂层的摩擦系数和磨损量均随着载荷的增加而增加,不同载荷下涂层的磨损机制均是磨粒磨损,且随着载荷增加,磨粒磨损加剧;涂层的摩擦系数随着温度的增加而增加,且磨损机制均为氧化磨损,但是温度为225℃时,以石墨的润滑作用为主,温度为425℃时,石墨相被氧化镍覆盖,石墨的润滑作用降低,以氧化镍的润滑作用为主.镍-石墨涂层能显著降低Cr-Zr-Cu基体的摩擦系数和磨损量,提高结晶器的耐磨性能.     

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.     

环模材料4Cr13磨料磨损试验及其表面强化

自制磨料磨损试验机对环模材料4Cr13试样进行磨损试验,利用单因素试验和正交试验探究了橡胶轮转速、压力以及磨料粒径对4Cr13试样磨损量的影响规律和影响程度。采用等离子喷焊技术在4Cr13试样表面喷涂铁基(Fe65)耐磨涂层,并对耐磨涂层进行性能测试。结果表明:磨损量随着压力的增加而增加,当压力进一步增加到100 N时,磨损量增速变快;橡胶轮转速对磨损量的影响为先增加后减少,当转速增加到120 r/min时磨损量开始减少;磨料粒径的变大导致了磨损量的增加;3个因素对磨损量影响的主次顺序为压力、磨料粒径、橡胶轮转速;在橡胶轮转速为100 r/min,压力为80 N,粒径为2.5 mm的条件下进行磨损试验,测得喷有耐磨涂层4Cr13试样的磨损量为15.3 mg,4Cr13试样的磨损量为40.8 mg,耐磨涂层体现出良好的耐磨性。     

吸热陶瓷涂层的火焰喷涂及其耐磨行为

对在钢材表面采用的氧乙炔火焰喷涂这一新型吸热陶瓷材料的耐磨性能及耐磨机理进行了试验研究结果表明，该涂层具有较低的孔隙率、较高的硬度和抗压强度，以及良好的耐磨性。其磨损机理主要有塑性涂抹、磨粒磨损和疲劳剥落。     

爆炸喷涂AlCuFeSc准晶涂层的摩擦学性能研究

采用爆炸喷涂制备了AlCuFeSc准晶涂层,借助扫描电镜、X射线衍射对准晶涂层的微观及物相结构进行了表征,通过显微硬度计测试了准晶涂层的表面硬度,结果表明涂层与基体间结合良好,其中涂层主要由准晶相和β-AlFe组成,室温下涂层的表面硬度为569.4HV0.3,经退火处理后涂层硬度最高可达到658.33HV0.3。同时开展了在室温和700 ℃高温环境中,5、15、25 N不同载荷下AlCuFeSc准晶涂层的摩擦磨损性能研究,利用白光干涉仪对磨痕进行三维形貌观测并计算磨损的磨痕宽度、磨痕深度、体积损失,得出磨损率;采用SEM分析了不同实验条件下磨痕形貌的特征。结果表明,AlCuFeSc准晶涂层在不同温度及不同载荷下的耐磨系数在0.500~0.656之间(均低于基体),室温环境下准晶涂层的磨损机制随载荷增加从磨粒磨损为主转变为粘着磨损为主;高温环境下磨损机制则都以粘着磨损为主,准晶涂层对2A12基体具有良好的减摩耐磨功能。     

激光熔覆Fe基合金涂层的高温磨损性能

为了提高H13钢的高温耐磨性,通过激光熔覆在H13钢表面成功制备了 Fe基合金涂层,对涂层和H13钢进行了高温磨损测试,对涂层和H13钢的高温磨损性能进行了比较研究,并讨论了其磨损机理.结果表明:与H13钢相比,该涂层的磨损率均比H13低,具有更好的高温耐磨性,尤其是在600℃时表现更为突出.在400℃下50～150 N时,涂层的磨损率随载荷增加而逐渐增加,而H13基体则是先增后降,但涂层的磨损率均比基体低.在600℃下50～100 N时,H13钢的磨损率随载荷增加而增加,在载荷为150 N时,H13钢的磨损率开始急剧增加,发生了严重的塑性挤出磨损,此条件下,涂层的磨损率也随着载荷的增加而增加,在150 N时增速较大,但磨损率远小于基体.在400℃下50～150 N时和600℃下50～100 N时涂层普遍存在氧化性轻度磨损,由此产生的致密的摩擦层可为涂层提供良好的保护.当温度和载荷分别达到600℃和150 N时,涂层疏松的摩擦层逐渐失去其保护功能,且普遍存在氧化磨损.     

建筑用6063铝合金表面AlFeSi耐磨涂层的摩擦磨损行为分析

为进一步拓展Al FeSi系耐磨涂层的应用领域,对建筑用6063铝合金表面Al FeSi耐磨涂层施加不同载荷,分别测试研究了在干摩擦和浸入3.5%NaCl腐蚀溶液下时的摩擦磨损性能。结果表明:6063铝合金表面Al FeSi涂层表面没有发现明显涂层剥落,可以和基底形成良好结合状态。该涂层形成了微裂纹、孔洞与圆形未熔颗粒,经图像分析得到该涂层孔隙率在3%左右。干摩擦条件下,当载荷提高后,涂层试样与基底都出现了磨损体积增大,并且基底达到了比涂层更大的磨损体积;涂层磨损率都明显小于基底,涂层具备比基底更优的耐磨性。浸入腐蚀溶液中,当施加的载荷提高后,涂层与基体试样都形成更大的磨损体积。此时涂层磨损表面生成了许多裂纹与部分快剥落的块状涂层,基体具有更大粗糙度的磨损表面。低硬度基底受到磨损损害的程度比电化学腐蚀作用更明显。     

基体硬度对材质耐磨性的影响——AI-Si合金和Si相锌基复合材料磨损性能比较

对两种硅相复合的材质耐磨性进行了研究,指出在复合相相同,摩擦工况一致的情况下,基体硬度对材质的磨损性能影响很大,基体硬度大,耐磨性能好,磨损方式都是疲劳磨损。     

不同条件下石墨和炭纤维增强尼龙复合材料的摩擦学特性

石墨和炭纤维复合增强尼龙1010在摩擦过程中发生了协同效应，其摩擦系数低于0．12，低载荷下的耐磨性能比纯尼龙提高2个数量级以上；在400N载荷的水润滑下复合增强尼龙材料的耐磨性能明显优于单一炭纤维增强尼龙材料，比其干摩擦下耐磨性能也提高了1～2个数量级。对应水润滑下复合增强材料的磨损表面主要发生了轻微的磨粒磨损，炭纤维被磨平磨细；而干摩擦下则发生了剧烈的热疲劳剥落磨损。     

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。     

冷喷涂Ti/WC复合涂层的组织与耐磨性研究

为解决钛及其合金磨损性能较差的问题,采用高压冷喷涂技术在Ti6Al4V合金基体上沉积了2种不同成分的Ti/WC复合涂层,通过室温下的干滑动摩擦磨损试验分别测试了基体与复合涂层的摩擦性能,并采用扫描电镜及拉曼光谱对磨损表面进行了观察与表征。结果表明,与Ti6Al4V基体的磨损率(4.06×10^-7 mm³/(N·m))相比,复合涂层的磨损率降低了一个数量级,表现出优异的耐磨性。此外,涂层内WC含量的增加,提高了涂层的显微硬度,涂层的耐磨性也随之提升。在磨损轨迹表面,由TiO₂、WO₃以及WC碎片构成的摩擦膜能够有效避免磨球与涂层表面的直接接触,从而降低磨损程度。因此,冷喷涂Ti/WC复合涂层在钛合金磨损防护方面具有一定的应用前景。     

多元高铝青铜优化Ni60合金涂层减摩性能的研究

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备高铝青铜含量分别为0、5%、10%的镍基合金/高铝青铜复合涂层。采用XRD对3组涂层的相结构进行分析,测定基体-涂层的显微硬度,并研究涂层与对磨件304不锈钢的干摩擦行为,探讨高铝青铜的加入对镍基合金涂层力学性能及摩擦学性能的影响。结果表明,随着高铝青铜的加入,涂层的显微硬度和摩擦系数明显降低。其中含10%高铝青铜的复合涂层硬度波动性趋于稳定;而高铝青铜含量为5%时,在低载荷下涂层的摩擦系数较未加高铝青铜低,随着载荷增加,摩擦系数缓慢增加,到200N高载荷时,3种涂层的摩擦系数基本相同(约0.25),其减摩作用不再明显。较低载荷下含高铝青铜的涂层具有较低的摩损量,而高载荷下,含5%高铝青铜的涂层较其它两组涂层具有更低的磨损量,总体摩擦磨损性能优良。     

基体硬度对材质耐磨性的影响—Al—Si合金和Si相锌基复合…

对两种硅相复合的材质耐磨性进行了研究，指出在复合相相同，摩擦工况一致的情况下，基体硬度对材质的磨损性能影响很大，基体硬度大，耐磨性能好，磨损方式都是疲劳磨损。     

精密喷射成形HM1钢摩擦磨损性能研究

为了探索提高HM1钢耐磨性能的制备新途径,采用往复式滑动干摩擦实验研究了精密喷射成形HM1钢摩擦磨损性能并对其磨损机制进行了分析,同时还与铸态材料进行了对比.结果表明:不同载荷下,喷射态和喷射回火态HM1钢摩擦系数均低于铸态;当载荷为100 N时,与铸态相比,喷射态磨损量比其低约34%,喷射回火态磨损量比其减少约48%.对磨痕形貌分析表明,当载荷为40 N时,铸态试样以粘着磨损为主,当载荷为100 N时,转换为粘着磨损与磨粒磨损共存,并伴随严重的氧化磨损;对于喷射态和喷射回火态试样,则以磨粒磨损为主,氧化磨损减轻.     

石墨烯的改性及其环氧树脂基复合材料的摩擦磨损性能

以硅烷偶联剂KH560为表面活性剂对石墨烯进行表面改性,以改性石墨烯为增强体,环氧树脂为基体制备了改性石墨烯/环氧树脂复合材料,研究了改性石墨烯含量、载荷对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂KH560成功嫁接至石墨烯表面;改性石墨烯降低了环氧树脂的磨损量和摩擦系数,且改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损量和摩擦系数随改性石墨烯含量增加均减小,当载荷为150 N、改性石墨烯含量为0.5%时,复合材料的磨损量和摩擦系数分别降低了44.9%和17.4%;随着载荷增加,改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损量和摩擦系数均减小;低载荷下,纯环氧树脂及改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损形式主要为疲劳磨损,改性石墨烯能抑制微裂纹的产生及扩展;载荷增加后,纯环氧树脂及改性石墨烯/环氧树脂复合材料的磨损形式主要为磨粒磨损,且复合材料磨损表面的犁沟相对较少。     

等离子熔敷Cr7C3金属陶瓷增强耐磨复合涂层组织与耐磨性

利用等离子熔敷技术,以Fe-Cr-C合金粉末为原料,在调质C级钢表面制得了Cr7C3金属陶瓷增强快速凝固耐磨复合涂层.利用光学金相显微镜、扫描电镜、能谱、X射线衍射分析了涂层的显微组织结构,在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性.结果表明:等离子熔敷Cr7C3金属陶瓷增强复合涂层硬度高、组织均匀、与基材之间为完全冶金结合;涂层显微组织为规则块状Cr7C3金属陶瓷初生相均匀分布于Cr7C3与γ-Fe固溶体构成的共晶基体上;涂层在室温干滑动磨损试验条件下表现出优异的耐磨性,涂层磨损质量损失随载荷的增加变化十分缓慢,涂层具有优异的载荷特性.