Y15钢表面TiCN和AlTiCrN涂层滑动摩擦试验研究

在易切削钢Y15试样表面直接涂层处理得到TiCN、AlTiCrN涂层,在SRV Ⅳ磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,并与TiN直接涂层试样、盐浴渗氮试样进行比较。结果表明:直接涂层试样比盐浴渗氮试样具有更低的摩擦因数和更好的耐磨性;TiCN直接涂层耐磨性最好,其次为AlTiCrN直接涂层。盐浴渗氮试样、直接TiN涂层试样和直接TiCN涂层试样的磨损机制以黏着磨损为主,而直接AlTiCrN涂层试样的磨损机制以黏着磨损为主,同时也存在磨粒磨损。     

Y15钢表面沉积TiN、TiCN和AlTiCrN涂层的摩擦磨损性能

为提高Y15易切削钢的耐磨性能,对Y15钢试样表面进行离子氮化处理,并分别采用TiN、TiCN、AlTiCrN进行镀膜处理。在SRVⅣ磨损试验机上考察制备的3种试样的摩擦磨损性能,并与盐浴渗氮处理试样进行比较。结果表明:3种离子渗氮+涂层处理试样中,离子渗氮+AlTiCrN涂层的耐磨性最好,其次是离子渗氮+TiCN涂层和离子渗氮+TiN涂层;盐浴渗氮试样的磨损机制主要为黏着磨损,离子渗氮+TiN涂层试样的磨损机制以黏着磨损和磨粒磨损为主,其他2种试样的磨损机制主要为轻微犁沟和黏着磨损。     

TiCN涂层硬质合金刀具铣削性能研究

采用Kistler三向压电铣削测力仪测试了刀具切削45钢过程中的切削力,利用超景深显微镜、扫描电镜和能谱仪观察分析刀具切削后的磨痕宽度、形貌和成分,获得了未涂层刀具HSS、TiN和TiCN涂层刀具的切削时间与磨痕宽度关系图,探讨了刀具的切削失效机理。采用XRD分析了涂层刀具铣削前的相结构,结果表明:TiN与TiCN涂层均表现为fcc-TiN相结构,TiCN具有明显的(111)择优取向,TiN择优取向不明显。切削试验表明:在磨痕宽度达到0.3mm时,TiCN涂层刀具的切削时间比TiN涂层刀具切削时间约长2.5倍,同时整个切削过程中TiCN比TiN具有更低的切削力。这可能是因为TiCN涂层比TiN涂层具有更高的硬度和耐磨性,并且切削过程中TiCN涂层中固溶的C能析出至晶界处,起到润滑作用,降低刀具与工件材料之间的摩擦,减小切削力,延长刀具使用寿命。SEM和EDS分析表明:TiN涂层刀具磨损失效机理为磨料磨损和粘着磨损,而TiCN涂层刀具失效以磨料磨损为主。     

等离子喷涂陶瓷涂层的动态防滑性能和耐磨性

采用等离子喷涂技术制备Al2O3-13%Ti O2和WC复合涂层。利用MMS-1G高速摩擦试验机评价涂层在高速动态条件下防滑性能和耐磨性,并分析涂层的磨损机制。结果表明:所有涂层防滑性能随着速度和载荷的增加而下降,在相同条件下WC涂层的防滑性能最好,但Al2O3-13%Ti O2涂层耐磨性要好于WC涂层;所有涂层磨损率均随载荷和速度增加呈现上升趋势,Al2O3-13%Ti O2涂层磨损机制以黏着磨损和层片剥落为主,而裂纹扩展引起的脆性断裂则主导了WC涂层的磨损机制。     

离子镀TiCN和TiN工具涂层的微结构与切削性能

采用电弧离子镀技术在硬质合金铣刀和钻头上镀覆了TiCN和TiN涂层,研究并比较了两种涂层的微结构与力学性能,以及涂层铣刀的高速切削性能和涂层钻头的切削性能。结果表明,TiCN和TiN涂层同为单相的Na-Cl型结构,并都呈现(111)择优取向的柱状晶,TiCN涂层的硬度为34.6GPa,远高于TiN涂层25.1GPa的硬度。在高速铣削条件下,TiCN涂层铣刀的后刀面磨损速率仅为TiN涂层铣刀的约三分之一。TiCN涂层钻头在钻孔数为TiN涂层钻头两倍时的磨损量仍低于TiN涂层钻头。TiCN涂层的高硬度及在较高切削线速度下的减摩作用是这种涂层刀具寿命提高的重要原因。     

优化TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN多层涂层摩擦磨损性能的研究

通过研究微喷砂处理和使用TiOCN、ZrCN替代TiN顶层对TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN多层涂层摩擦磨损性能的影响,进一步提高TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN涂层刀具的性能.采用化学气相沉积(CVD)在硬质合金基体上沉积TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN、TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiOCN和TiN/MT-TiCN/Al2 O3/ZrCN多层涂层,并进行微喷砂处理.采用扫描电子显微镜(SEM)表征涂层的组织结构,采用显微硬度计、划痕测试仪和往复式多功能摩擦磨损实验机(UMT-3)分别对涂层的硬度、结合强度和摩擦磨损性能进行测试.结果 表明:微喷砂处理后,TiN/MT-TiCN/Al2O3/TiN多层涂层的顶层TiN被完全去除,摩擦系数增大,且涂层发生剥落、疲劳磨损严重,耐磨性下降.经微喷砂处理的TiN/MT-TiCN/Al2 O3/TiOCN涂层硬度最高,磨粒磨损程度最轻,且无明显剥落,耐磨性最好.经微喷砂处理的TiN/MT-TiCN/ Al2O3/ZrCN涂层摩擦系数最小,但硬度低,磨粒磨损严重,且涂层存在明显剥落,耐磨性较差.     

银固体润滑涂层低温下摩擦磨损性能

采用磁控溅射在镍基合金718基底上沉积了8μm银基自润滑涂层,用XRD对涂层相结构进行表征;在真空条件下对不同温度下涂层的摩擦磨损性能进行研究;用扫描电镜SEM及能谱仪EDS对磨痕形貌和成分进行观察测试。结果表明:所制备的银固体润滑涂层结晶良好,涂层表面均匀致密,与基底结合性能良好,晶粒尺寸约为200nm;银涂层具有良好的摩擦磨损性能,常温25℃下磨痕呈较深的犁沟状,磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主; 0℃时,涂层表层内部局部地方出现裂纹和孔洞,发生了严重磨损;-50℃时,摩擦因数最低,磨损量最小,一层光滑且较软的银基润滑膜生成并粘附在硬质摩擦副表面,增加了润滑效果,磨损机制以轻微的黏着磨损为主;温度继续降低到-100℃时,磨痕表面重新出现犁沟状痕迹,磨损机制主要以脆性断裂的剥层磨损为主。     

涂层钻头加工不锈钢磨损机理研究

研究了TiN、TiAlN、TiCN三种高速钢涂层专用麻花钻头钻削加工1Cr18NigTi奥氏体不锈钢时的刀具寿命以及刀具表面涂层的磨损特性。通过研究刀具寿命以及对刀具前刀面涂层磨损形态和元素成分的变化规律，揭示了三种涂层钻头的磨损机理。结果表明：在中低速、湿切削的情况下，TiCN涂层要优于TiAlN涂层，明显优于TiN涂层；TiCN涂层高速钢专用钻头较TiAlN、TiN涂层高速钢专用钻头更加适合不锈钢的钻削加工。研究结果对提高不锈钢钻削加工效率与加工质量具有重要意义。     

盐浴软氮化42CrMo的摩擦学性能分析

对42CrMo进行盐浴软氮化处理,分析盐浴软氮化处理对42CrMo试样硬度的影响,研究不同润滑条件下42CrMo试样的摩擦学性能,分析其摩擦磨损机制。结果表明:盐浴软氮化处理过的42CrMo的平均硬度为HV747.33,约是未处理基体的(HV310)的2.5倍;在其他条件相同时,随载荷的增加,干摩擦条件下42CrMo的摩擦因数先增加后减小,边界润滑和油润滑条件下的摩擦因数不断增加;42CrMo在干摩擦条件下的摩擦因数、表面磨痕深度和磨损量均要明显高于边界润滑和油润滑条件下;在干摩擦条件下42CrMo的磨损机制为严重的黏着磨损和塑性变形,边界润滑条件下42CrMo表面磨损减缓,有轻微犁沟;油润滑条件下42CrMo表面为磨粒磨损,无明显变形。     

干摩擦条件下树脂刹车片磨损机制研究

为了优化拖缆机刹车部件的设计参数,同时进一步提高刹车片的耐磨性能,采用MPV-600型磨粒磨损试验机研究无石棉树脂摩擦片和黄铜试样与45#钢配副在干摩擦条件下的摩擦学性能,利用体式显微镜观察试样的磨损形貌并分析其磨损机制。结果表明:摩擦热引起的温升导致的硬度下降及磨损机制的改变是干摩擦条件下摩擦片磨损的主要原因;树脂刹车片的耐热性能、耐磨性能均好于黄铜试样,树脂刹车片与钢配副的摩擦因数主要是由树脂刹车片中的铜纤维材料决定的;干摩擦条件下树脂摩擦片的磨损机制是以磨粒磨损和氧化磨损为主,而黄铜试样以磨粒磨损和黏着磨损为主。     

低温玻璃粉对风电机组用铜基摩擦材料性能的影响

选取软化温度为650℃的硅酸盐低温玻璃粉为摩擦改进剂,采用加压烧结方法制备含有低温玻璃粉(LMGP)的铜基摩擦材料,研究低温玻璃粉含量对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明:少量的低温玻璃粉有助于增强材料耐磨性,当质量分数超过6%时,材料磨损加剧;低温玻璃粉的加入提高了材料的摩擦因数,这与摩擦初期低温玻璃粉颗粒在摩擦表面未软化时硬度高有关;用扫描电镜(SEM)观察摩擦表面可知未加低温玻璃粉试样主要以剥层磨损为主,而添加低温玻璃粉试样主要以磨粒磨损为主并伴随着黏着磨损。     

硬质合金刀具表面磁控溅射TiN涂层的摩擦磨损性能研究

对硬质合金刀具进行磁控溅射离子镀TiN 处理,并将其与未镀层硬质合金刀具试样在相同的条件下进行滑动摩擦实验,比较其摩擦磨损性能并分析了磨损机制.结果表明,磁控溅射离子镀TiN涂层能使刀具获得高硬度层,有效降低刀具表面的摩擦因数,明显提高硬质合金刀具的耐磨性能.     

稀土增强树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能研究

研究干摩擦条件下不同稀土氧化物及其含量对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料磨损后的表面进行观察,分析稀土元素对树脂基摩擦材料的改性机制。研究结果表明:稀土氧化物的加入提高了复合材料的摩擦因数,尤其是稀土氧化镧的加入可起到稳定摩擦因数的作用,减小复合材料对载荷和转速的敏感性;未添加稀土氧化物的试样磨损方式以黏着磨损为主,而添加稀土氧化物后试样磨损方式以磨粒磨损为主;添加稀土氧化物后试样磨损表面变得更平整、光滑,这主要是因为稀土氧化物的添加提高了树脂的黏结性,使树脂与其他填料更牢固地粘合在一起,使材料摩擦表面能形成更加稳固的摩擦膜,材料表面的黏着得到有效抑制,因而材料表面的磨损状况得到改善。     

等离子体浸没离子注入与沉积TiN/Ti复合涂层高温微动磨损特性研究

采用等离子体浸没离子注入与沉积技术（PIII＆D）,在T225NG钛合金基材上制备了TiN/Ti复合涂层.对沉积涂层的组织和化学成分作了XPS和AES分析,用扫描电镜SEM、能谱仪EDS和激光共焦扫描显微镜（LCSM）对该涂层大气氛围中室温（25 ℃）,200 ℃和400 ℃的微动磨损特性与基材进行了对比研究.结果表明：复合涂层中的组织为TiN和TiO2;在部分滑移区和混合区,PIII＆D TiN/Ti复合涂层摩擦因数随温度升高而降低,在滑移区,涂层摩擦因数波动较大,温度对基材摩擦因数影响不明显.在部分滑移区磨损轻微,在混合区和滑移区,涂层磨损机制以剥层和氧化磨损为主,局部存在磨粒磨损.     

锰白铜合金/W_2C复合涂层磨损机制研究

采用无压浸渍工艺,在45#钢表面制备出2种锰白铜合金/W2C复合涂层;考察了比压、转速及W2C颗粒尺寸对涂层与石油钻机的一种新型刹车材料对磨的耐磨性的影响,并分析了涂层的磨损过程与磨损机制。结果表明:涂层的磨损机制是W2C颗粒的疲劳磨损以及摩擦表面氧化锰薄膜和表面膜的生成、长大、破裂(撕裂)、剥落、再生的动态磨损过程,也是磨粒磨损、疲劳磨损、黏着磨损、塑性变形和氧化磨损等磨损机制的综合作用。     

硬度对钢蜗轮副用材料微动磨损特性的影响

通过调整40CrNiMoA钢的热处理工艺参数获得了4种不同硬度的试样,在无润滑、室温条件下,在SRV Ⅳ微动磨损试验机上研究了硬度对40CrNiMoA钢-18Cr2Ni4WA钢摩擦副微动磨损量和摩擦因数的影响.结果表明:试验条件下,随着40CrNiMoA钢硬度的增加,其微动磨损体积减小,而较硬的18Cr2Ni4WA钢的微动磨损量变化趋势则与试样的位置等有关,但总存在一个硬度配对使得两摩擦副微动磨损体积相等;摩擦因数在40CrNiMoA钢为上试样时,随时间变化较平稳,波动较小;当40CrNiMoA钢为上试样时,其微动磨损机制主要为黏着磨损,而18Cr2Ni4WA钢的磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主.     

激光重熔纳米SiC对Fe基Ni/WC喷涂涂层表面摩擦学性能影响

探究激光重熔纳米Si C对Fe基Ni/WC金属陶瓷涂层摩擦学性能的影响。利用火焰喷涂设备在45#钢基体表面制备Fe基Ni/WC金属陶瓷涂层,并对涂层进行未添加和添加纳米Si C的激光重熔处理。利用EDS、XRD、SEM等测试手段分别测定涂层微区组织成分、物相结构和显微组织;利用摩擦磨损试验机在常温干摩擦条件下测试涂层摩擦磨损性能。结果表明:激光重熔处理基本消除涂层内部缺陷,而Si C纳米粒子的加入使重熔层晶粒尺寸进一步细化,提高了重熔层塑性变形的能力;火焰喷涂试样、无纳米粒子激光重熔和有纳米粒子激光重熔试样的平均摩擦因数分别为0.77、0.59和0.54;无纳米粒子激光重熔和有纳米粒子激光重熔试样的磨损率分别是重熔前的35.2%和22.2%;重熔前后磨损形式由黏着磨损向磨粒磨损过渡,且添加纳米的涂层磨损程度最小;添加纳米粒子的激光重熔试样的硬质相颗粒镶嵌在软质基体中,起到强韧结合的作用,使得重熔层表面耐磨性的进一步提高。     

模具钢渗氮层中ε相及表面复合强化层的疲劳(剥层)磨损特性研究

本研究采用了能表徽模具实际工况的冲击磨损试验方法，并且首次提出和使用了冲击粘着磨损试验方法。研究的主要内容包括：①系统地研究了各类冷作模具磨损机理的变异规律及影响耐磨性的因素；②模具渗氮前的预处理及渗氮层的形成规律；③。相及其分布形态对模具钢渗氮层耐磨性的影响；④钢中碳化物在渗氮层中的磨损行为；⑤降低渗氮层耐磨性的临界基体硬度；⑤模具钢硫氮碳渗层的冲击粘着特性对比；①利用预渗氮提高经TiN涂层的钢制模具的抗疲劳磨损性能；③模具钢渗氮层的最佳显微结构及最优渗氮工艺。通过本项研究，得出以下结果：（1）…     

Inconel690合金表面WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的微动磨损特性

为了提高Inconel690合金管的耐磨性,采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在Inconel690合金管表面制备WC-10Co-4Cr和CoCrW两种涂层,在PLINT微动磨损试验机上考察其微动磨损性能。试验结果表明:载荷一定时,涂层的摩擦因数随着位移的增加而变大;相同试验条件下,在稳定阶段,WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的摩擦因数小于Inconel690;两种涂层的耐磨性均显著优于Inconel690合金,而WC-10Co-4Cr涂层的耐磨性略优于CoCrW涂层。磨损表面形貌分析表明,两种涂层的磨痕表面存在剥落坑和剥层现象,磨损机制以剥层和磨粒磨损为主。     

W18Cr4V表面TiN/TiCN硬质涂层的制备与表征

采用优化的工艺参数在W18Cr4V高速钢上制备了纳米硬质TiN/TiCN涂层,以此提高刀具材料的使用寿命。采用磁控溅射方法,以N2和C2H2为反应气体,在W18Cr4V高速钢基体上制备高质量的涂层。通过XRD、XRF、SEM研究了涂层的化学成分和结构,借助显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机分别测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能,采用切削试验研究涂层的使用寿命和高温热稳定性。结果表明:涂层表面元素分布相对均匀,涂层为FCC结构的TiCxN1-x和TiN,平均晶粒尺寸分别为35.65 nm和32.12 nm;涂层硬度较大,高于3 300 HV;涂层的耐磨、切削性能和热稳定性较好,摩擦系数和磨损量较低,涂层刀具的使用寿命是无涂层刀具的3倍左右。