电刷镀Ni-Co-W/Y2O3复合镀层的组织与摩擦磨损特性

采用复合电刷镀工艺在45钢基材上制备了含微米Y2O3颗粒的Ni-Co-W基复合刷镀层,采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等对镀层的表面形貌、截面组织、结构、硬度及耐磨性进行了测定,与Ni-Co-W镀层进行了对比分析。结果表明:Ni-Co-W/Y2O3复合镀层厚度均匀,与基体之间呈凸凹镶嵌,结合紧密;与Ni-Co-W合金镀层相比,Ni-Co-W/Y2O3复合镀层的表面更加平整、光滑,组织更为致密,微裂纹明显减少;硬度较Ni-Co-W合金镀层更高,摩擦系数较低,Y2O3颗粒在镀层与摩擦副相互作用的过程中起支撑作用,减弱了磨损面的犁削效应和黏结效应,耐磨性显著优于Ni-Co-W合金镀层。XRD分析结果表明:此两种镀层均存在非晶态结构,微米Y2O3颗粒的加入促进镀层结构由非晶态向微晶态转变。     

机械模具导向滑板Fe-Mo-石墨自润滑材料摩擦学性能研究

采用粉末冶金工艺,制备了3种不同石墨含量的Fe-Mo-石墨自润滑材料,测定了3种材料的密度、硬度和抗压强度,并对材料的组织和不同摩擦速率下的摩擦学性能进行分析和研究,最后采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对磨痕表面形貌和成分进行表征。结果表明,复合材料中石墨添加质量分数为1.0%时,材料组织以铁素体为主相,此时的摩擦系数较为稳定,磨损率随摩擦速率的提高而增大,磨损机制主要为粘着磨损;石墨添加质量分数高于1.0%时,材料组织以珠光体为主相,摩擦系数随摩擦速率提高而增大,但磨损率随之减小,且摩擦速率高于0.5m/s时,磨损率量级为10~(-8)cm~3/N·m,属于轻微磨损。材料中珠光体、Fe_2MoC的生成,以及摩擦过程中生成的Fe_2O_3、Fe_3O_4是Fe-Mo-石墨材料在高的摩擦速率下具有优良耐磨性的主要原因。     

垂直稳恒磁场下Fe-纳米Si颗粒复合电沉积

在垂直稳恒磁场中采用纳米复合电沉积法制备Fe-Si复合镀层.研究了磁场强度和电流密度对阴极电流效率和镀层Si颗粒含量的影响规律,并采用扫描电子显微镜和能谱对所得镀层进行分析.施加垂直磁场后,随着磁场强度增大,阴极电流效率呈现先上升后下降的趋势;镀层Si颗粒质量分数在0.2T达到最大值20.17%,比无磁场下提高了10.4%;镀层表面形貌也发生显著变化,多处形成"山脊","山脊"延伸方向与磁流体力学效应方向一致,分布数量和延伸长度与磁场强度成正比.由于磁流体力学效应,施加磁场还改变了镀层表面气孔形貌,促进氢气的析出.      

Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料的微观结构与摩擦磨损性能

采用机械化学还原法结合热压烧结制备Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料,采用XRD、SEM等对复合材料的相组成、微观结构及磨损机理进行分析。结果表明:复合材料主要物相为Mo_5Si_3、Al_2O_3和Mo_3Si,其组织均匀细小,晶粒尺寸在1~5μm之间。Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料具有优异的抗摩擦磨损性能。随载荷增加,其摩擦因数和磨损率降低。载荷为10 N时,其摩擦因数和磨损率分别为0.176和6.23×10~(–6) mm~3/(N·m)。与对磨件GCr15钢球相比,其磨损率降低近1个数量级。Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料主要的磨损机理为氧化磨损和从低载荷下的粘着-剥落磨损过渡到高载荷下的磨粒磨损。     

等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的显微组织及摩擦学性能

以Al_2O_3-TiO_2(x=0%,3%,13%,20%,40%,质量分数)复合陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂工艺在316L不锈钢基体表面制备5种陶瓷涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)、荧光金相显微镜分析粉末和涂层形貌、微观结构、物相组成及涂层孔隙率;利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试涂层力学及摩擦学性能,观察试样磨损形貌,分析磨损机理。结果表明:涂层呈典型的等离子喷涂层状堆积特征,涂层与基体结合良好。随TiO_2含量增加,涂层主相由γ-Al_2O_3向Al_2TiO_5相过渡,涂层韧性升高,硬度和孔隙率降低。在大气环境下,低TiO_2含量的涂层(Al_2O_3、AT3)发生应力疲劳磨损,高TiO_2含量的涂层(AT13、AT20和AT40)发生应变疲劳磨损;而在水环境下,5种涂层均发生应力疲劳磨损。     

纳米Si_3N_4/Ni复合镀层对金刚石节块性能的影响

用滚镀的方法在金刚石表面镀Ni层和纳米Si_3N_4/Ni复合镀层,用扫描电子显微镜观察金刚石镀前和镀后的表面形貌,用DKY-1型单颗粒抗压强度测定仪测量金刚石单颗粒的抗压强度。用热压烧结的方法得到铁基结合剂金刚石节块,在INSTRON-5569型万能材料试验机上测量节块的抗弯强度,在NMW-1立式万能摩擦磨损试验机上测试节块的耐磨性。结果表明:在金刚石表面镀Ni层和纳米Si_3N_4/Ni复合镀层后,表面镀层均匀,纳米Si_3N_4/Ni复合镀层比纯Ni层更致密,更平滑,晶粒更细小;纳米Si_3N_4/Ni复合镀层金刚石单颗粒有更高的抗压强度;纳米Si_3N_4/Ni复合镀层金刚石铁基结合剂节块有更高的抗弯强度和更优良的耐磨性。     

Al_2O_3含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究Al_2O_3的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:Al_2O_3对材料摩擦磨损性能的影响与摩擦速度密切相关;随着Al_2O_3含量增加,材料的摩擦因数提高,密度降低,硬度增加,磨损量先减小后增大,Al_2O_3质量分数为9%时,复合材料的摩擦因数较高且稳定,磨损量最小。不含Al2O3的材料摩擦表面出现大量凹坑,磨损严重,随着Al_2O_3含量提高,凹坑数量减少,弥散分布的Al_2O_3粒子能强化基体表面强度,从而导致材料磨损量降低。     

Al2O3含量对Ni-W-Al2O3复合镀层性能的影响

采用直流电沉积技术在45#钢基体上制备Ni-W-Al2O3复合镀层,通过显微硬度计、摩擦磨损试验机、划痕仪等研究Al2O3颗粒含量对复合镀层的力学性能及摩擦磨损性能等的影响,并用SEM、XRD对复合镀层的表面断面形貌、物相结构进行分析.结果表明,Ni-W-Al2O3复合镀层为晶态结构,其耐磨性能明显优于Ni-W镀层,且随着Al2O3颗粒含量的增加,复合镀层的摩擦系数呈现出先减小后增大趋势.磨损形式主要表现为粘着磨损与磨粒磨损.复合镀层与基体之间结合牢固,结合力大小约为70~80 N.当Al2O3含量为5 g/L时,复合镀层的综合性能最优.     

超声辅助电沉积Ni-Co/ZrO_2复合镀层的性能研究

采用超声辅助电沉积方法将Ni-Co/ZrO_2纳米复合镀层电镀到铜板表面。在不同纳米粒子添加量下,通过线性扫描伏安(LSV)和交流阻抗(EIS)对电沉积过程进行电化学表征,通过SEM、EDS对镀层的组成和表面形貌进行研究,并分别利用显微硬度计和摩擦磨损试验仪对复合镀层的力学性能和摩擦磨损性能进行表征。结果表明,超声的引入能够有效降低镀液中颗粒的团聚量,提高镀层中纳米粒子的复合量,从而改善复合电沉积过程以及镀层性能。在纳米粒子浓度为10g/L时,镀层的表面形貌、摩擦性能和硬度等性能最优。     

纳米La_2O_3掺杂Mo_2NiB_2基金属陶瓷的摩擦磨损特性研究

以Ni-6B-53.3Mo为基础材料,采用真空热压烧结的方法在970℃下,制备不同La_2O_3掺杂含量(0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%)的Mo_2NiB_2基金属陶瓷。采用高温真空摩擦磨损试验仪、表面轮廓仪、激光共聚焦显微镜以及X射线衍射仪研究La_2O_3掺杂量对Mo_2NiB_2基金属陶瓷的微观组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明:室温下,同一载荷时,随着La_2O_3含量的增加,Mo_2NiB_2基金属陶瓷的磨损率和摩擦系数呈现先增大后减小的趋势,掺杂0.3%La_2O_3的Mo_2NiB_2基金属陶瓷的磨损率和摩擦系数最大,掺杂1.2%La_2O_3的Mo_2NiB_2基金属陶瓷的磨损率和摩擦系数最小;载荷对Mo_2NiB_2基金属陶瓷的耐磨性影响显著,磨损率和摩擦系数随着载荷的增加而减小;温度升高,La_2O_3掺杂Mo_2NiB_2基金属陶瓷磨损率先降低后逐步平稳,摩擦系数呈现先减小后增大的趋势。     

热压法制备Zr基非晶颗粒增强聚苯硫醚复合材料的摩擦磨损性能

用氩气雾化法制备的Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)非晶粉末作为填充材料,采用热压工艺制备非晶/聚苯硫醚(PPS)树脂复合材料,对材料的摩擦磨损性能进行检测,分析磨损机理,并与Al_2O_3颗粒作为填料的PPS树脂基复合材料进行对比。结果表明:以Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)非晶颗粒作为填充物,可降低PPS的摩擦因数,减小磨损量,对于PPS树脂材料抗磨性能的提升效果优于传统无机填料Al_2O_3。随非晶颗粒含量(体积分数)从0增加到40%,复合材料的摩擦因数与磨损量均逐步降低而后略有增加,磨损机理则从粘着磨损过渡到磨粒磨损,最终转为疲劳磨损。30%Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)/PPS复合材料的质量磨损仅为纯聚苯硫醚的20.4%。Zr_(50)Cu_(40)Al_(10)非晶颗粒与摩擦副发生化学反应,参与转移膜的形成,并提高转移膜与摩擦副的结合强度,减少摩擦副表面的微凸体,从而降低摩擦副对复合材料基体的磨损。     

Ni-SiO2复合镀层电沉积制备及组织性能研究

利用直流电沉积方法在Zr-4合金表面制备了Ni-SiO₂复合镀层,采用场发射扫描电镜、显微硬度计、电化学工作站、摩擦磨损试验机等研究复合镀层的表面形貌、显微硬度、耐腐蚀性及摩擦磨损性能。研究结果表明:与单一的Ni镀层相比较,Ni-SiO₂复合镀层的显微硬度值有所提升,表面更为均匀,Ni-SiO₂复合镀层的耐腐蚀性能和耐磨性能也得到明显提升。且当SiO₂颗粒添加量为10 g/L时,复合镀层的综合性能较优。      

TC11合金的高温磨损行为和耐磨性

采用高温磨损试验机对TC11合金进行了400~600℃高温干滑动磨损试验,研究了TC11合金的高温磨损行为和耐磨性;并通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)以及能谱分析仪(EDS)对磨面和亚表层的物相、形貌和成分进行分析,并探讨了磨损机制。在400℃下随着载荷增加磨损率略有增加,超过200 N时磨损率出现快速提高;当温度进一步提高至500~600℃时,磨损率降到最低,且不随载荷增加而变化。分析表明,在400℃时,磨面上出现塑性变形和撕裂的痕迹以及沿滑动方向的犁沟,同时出现致密的黑色光滑区和剥落区,磨损机制为黏着磨损、磨粒磨损和氧化轻微磨损。而在500~600℃,磨损表面均为致密的黑色光滑区和剥落区,且600℃时的剥落区小于500℃时的,磨损机制为氧化轻微磨损。亚表层分析表明,在高温下磨损表面均形成一层摩擦氧化物层,在400℃时摩擦氧化物层厚度为5~8μm,而在500~600℃,摩擦氧化物层增加到10~15μm,且摩擦氧化物层的致密度随温度增加而提高。摩擦层显示出高的硬度,可达到HV1000以上,而且随着温度增加,显微硬度显著增加。     

稳恒磁场对循环电镀液Fe-Si复合电沉积行为的影响

研究了以Fe-50%Si合金颗粒及纯Si颗粒为原料,在稳恒磁场中用循环镀液复合电沉积制备Fe-Si复合镀层,考察了磁场方向、磁感应强度对Fe-Si复合镀层形貌及硅质量分数的影响。结果表明:施加磁场后,随磁感应强度增大,采用Fe-50%Si颗粒和纯Si颗粒获得的镀层硅质量分数显著增加;同时,在梯度磁场力和磁流体力学效应(MHD效应)协同作用下,镀层硅质量分数从边沿至中心呈"平底锅"状分布;电流密度为2A/dm~2、磁感应强度为0.5T时,用Fe-50%Si颗粒电镀获得的镀层硅质量分数达20%。     

制备参数对氧载体组织性能的影响

利用SEM、XRD、BET、万能摩擦磨损试验机,研究了Al_2O_3, Fe_2O_3, ZrO_2, TiO_2, SiO_2五种惰性载体及其加入不同比例、不同煅烧温度和不同时间等制备参数对铜基氧载体相组成、表面微观形貌、比表面积、机械强度等性能的影响.CuO和Al_2O_3和Fe_2O_3反应生成不具有放氧性能的CuAlO_2、CuFeO_2的尖晶石化合物,其他三种惰性载体(ZrO_2、TiO_2、SiO_2)与CuO不发生反应,适合于制备铜基氧载体.随着惰性载体含量的增加,氧载体晶粒排列变疏松,孔隙增多,比表面积逐渐增大,机械强度影响不大.煅烧温度越高,氧载体表面分布致密、晶粒增大、比表面积减小,机械强度增强.另外,煅烧时间的改变不会影响氧载体的组织性能.     

TC4钛合金表面WSi_2/W_5Si_3复合涂层制备及性能研究

利用磁控溅射(PVD)、化学气相沉积(CVD)以及热扩散渗硅方法在TC4钛合金表面制备WSi_2/W5Si_3复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪对复合涂层的结构、组织形貌以及微区化学成分进行分析;对复合涂层显微硬度、附着力以及耐磨性进行测试。结果表明:WSi_2/W5Si_3复合涂层的WSi_2层和W_5Si_3层厚度分别为20、56μm,显微硬度平均值分别为10.70和8.32 GPa; WSi_2/W_5Si_3复合涂层与基体结合力为171.6 N; WSi_2/W5Si_3复合涂层表面摩擦因数为0.75,磨损率为1.184×10~(-6)mm~3·mm~(-1)。在TC4钛合金表面制备的WSi_2/W_5Si_3复合涂层结构均匀致密,与基体结合良好。     

十二烷基硫酸钠和1.4-丁炔二醇电沉积Ni-W合金的机理

通过络合理论、晶粒特征、表面形貌、微观结构和费卢姆金(φpymknh)方程式,研究十二烷基硫酸钠(SLS)和1.4丁炔二醇(BOZ)2种表面活性剂对Ni-W合金电镀及镀层质量的影响,考察针对性阻化作用机理和镀层硬度下降的原因.结果表明:SLS为0.2g/L、BOZ为0.4g/L时,表面活性剂达到形成胶束的临界浓度CMG...     

不同摩擦层对TC11合金干滑动摩擦磨损行为的影响

通过在TC11合金/GCr15钢摩擦界面上添加各种纳米材料而形成不同摩擦层,研究其对TC11合金磨损行为的影响,并与未添加纳米材料时进行对比。采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等微观分析手段对磨面物相、形貌和成分进行了分析,并探讨了各摩擦层的作用机制。结果表明:只添加Fe_2O_3纳米颗粒时形成的单层摩擦层在二次磨损中不能起到保护作用,与TC11合金自身一样具有较差的耐磨性。添加MoS_2与Fe_2O_3机械混合材料时,在磨面形成机械混合摩擦层,添加多层石墨烯(MLG)/Fe_2O_3复合材料、MLG与Fe_2O_3机械混合材料时,形成双层摩擦层,但两种双层摩擦层在结构上存在差异性。这些摩擦层均能在一定程度上起到保护作用,使得TC11合金的耐磨性得以提高。特别地,添加MLG与Fe_2O_3机械混合材料形成的上、下层基本为MLG、Fe_2O_3的双层摩擦层,因其分别具有优良的润滑性能与良好的承载能力,能最高效地改善TC11合金的耐磨性。     

氮气、空气条件下炭/炭复合材料的摩擦磨损性能

在MM-1000型摩擦试验机上,对炭/炭复合材料分别在氮气和空气中模拟正常着陆能量条件下的摩擦磨损行为进行测试。结果表明:在氮气中,炭/炭复合材料的摩擦因数较高,达到0.32～0.4,磨损率较低,质量磨损率为18 mg/次,线性磨损率为1.4μm/次;在空气中,材料的摩擦因数较低,为0.2～0.3,但磨损率较高,质量磨损率为48 mg/次,线性磨损率为3.8μm/次。磨损表面及磨屑的SEM形貌表明:在空气中,材料摩擦表面易形成炭纤维、基体炭相互脱离的磨屑,其主要磨损机制为氧化磨损;在氮气中,则有纤维与基体炭连接良好、大尺寸的磨屑出现,主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损。     

电弧喷涂含陶瓷颗粒铝基复合涂层的微结构和性能

采用5052半硬铝带分别包覆Al_2O_3、SiC、B_4C、TiC陶瓷颗粒制备的粉芯丝材进行电弧喷涂试验,制备了含陶瓷颗粒的铝基复合涂层。利用光学显微镜、XRD分析了涂层的微观组织和相结构,测试了复合涂层的显微硬度、耐磨性及耐腐蚀性。研究结果表明,制备的铝基复合涂层中含有一定数量的未熔陶瓷颗粒,涂层较为致密,无明显缺陷。含陶瓷铝基涂层的物相主要由Al和所添加的陶瓷相构成,其中在含B_4C陶瓷涂层中还存在Al_3BC、Al_4C_3和AlB_2等新相。陶瓷颗粒的加入有利于提高铝基复合涂层的显微硬度,其中B_4C的加入使涂层中基体相显微硬度提高了1.5倍,这是由于B_4C陶瓷和Al反应生成Al_3BC、Al_4C_3和AlB_2硬质相。复合涂层的耐磨性均优于纯铝涂层,摩擦磨损的形式主要为粘着磨损。动电位极化腐蚀试验表明,含SiC和TiC陶瓷涂层具有较低的腐蚀电流,耐蚀性较好,含SiC陶瓷的复合涂层出现了明显的钝化现象。