少量添加稀土元素Nd和Er对挤压态Mg-6.0Zn-0.5Mn镁合金干摩擦磨损性能的影响

利用扫描电子显微镜、能谱仪、透射电镜、硬度计、3D轮廓仪和UMT-3型摩擦磨损试验机研究了复合添加微量Nd和Er元素对Mg-6.0Zn-0.5Mn干摩擦磨损性能的影响。结果表明，添加微量Nd和Er元素后，晶界处种类和数量更多的金属间化合物会阻碍晶界的迁移和滑移，基体中动态析出的β_1^"相密度增大且平均长度减小，更多的动态析出相以及弥散分布的金属间化合物提高了使基体的硬度，降低了磨损量。Mg-6.0Zn-0.5Mn合金在5N低载荷下的磨损机制以磨粒磨损为主，并伴有氧化磨损；当载荷增大至20N，磨粒磨损明显减弱，氧化磨损程度增大。复合添加微量Nd和Er后，Mg-6.0Zn-0.5Mn-0.6Nd-0.3Er合金在低载荷下（5N）的磨损机制以磨粒磨损为主，伴有氧化磨损和黏附磨损；由于耐磨性提高，当载荷增大至20N，磨损机制仍以磨粒磨损为主，黏附磨损程度有所减弱，并伴有氧化磨损。     

医用NiTi合金在Hank's模拟体液中的微磨损行为

目的 研究医用NiTi合金在Hank’s模拟人体生理溶液中的微磨损行为。方法 采用TE66微磨粒磨损试验机对医用NiTi合金进行微磨损测试,计算合金磨损率,采用SEM观察合金磨损后的表面形貌来分析磨损机制。在测试过程中考虑加载载荷、磨损颗粒浓度、磨损颗粒类型及尺寸对合金微磨损行为的影响。结果 NiTi合金的磨损率随载荷的增加而降低。当载荷小于1.0 N时,合金的磨损率受磨损颗粒浓度的影响不大;当载荷大于1.0 N时,合金的磨损率随磨损颗粒浓度的增加而增加。在同一尺寸下,由于SiC颗粒具有较高的硬度和较大的切削力,所导致的NiTi合金的磨损率比Al2O3颗粒造成的磨损率要大。当磨损颗粒为SiC时,NiTi合金的磨损率随磨损颗粒尺寸的变化无明显规律性。在所涉实验条件下,当磨损颗粒为SiC F1200,摩擦配偶为ZrO2,加载载荷为2.0 N,磨损颗粒质量浓度为0.05 g/cm3时,所获得NiTi合金的磨损率最低,为2.3×10?5 mm3/(N?m)。结论 在同一磨损颗粒浓度下,合金的磨损率随加载载荷的增加而降低。在较低载荷时,磨损颗粒的浓度对合金的磨损率影响不大;在较高载荷下,随磨损颗粒浓度的增加,合金的磨损率增加。磨损机制以磨粒磨损为主。     

一种船用低温钢板在干态室温下的往复摩擦特性研究

目的研究新型船用低温钢板的摩擦磨损性能。方法采用UMT-2型多功能摩擦磨损实验机,测试了船用低温钢板在室温干态环境、不同载荷(10、20、30 N)、不同频率(2、5 Hz)下的往复摩擦试验行为。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析了船用低温钢板的磨痕表面形貌,用光学轮廓仪分析了磨损表面轮廓,用EDS对试样磨损表面进行了成分分析。结果随着试验法向载荷从10 N增加到30 N时,船用低温钢板的摩擦系数从0.51逐渐增加到0.63,磨损率先增加后降低,再逐渐增加。在相同载荷下,摩擦系数随着往复频率的提高而降低。载荷为30 N时,往复频率为5 Hz,摩擦2 h后,磨损断面轮廓宽度和深度分别为750μm和3871 nm。接触面从磨粒磨损转向疲劳磨损,接触面出现氧化层、表面硬化层和转移层。结论载荷较低时,船用低温钢磨损主要为氧化磨损和疲劳磨损;载荷增大时,接触面磨损出现疲劳磨损。同等载荷下,摩擦系数会随着移动速度的提高有所下降,接触面在摩擦热作用下形成的金属膜有助于降低表面粗糙度,减小摩擦系数。     

载荷和滑动速度对块体镁基非晶合金干摩擦性能的影响

目的以制备的Mg_(59.5)Cu_(22.9)Ag_(6.6)Gd_(11)块体镁基非晶合金为基础,探索法向载荷和滑动速度影响镁基非晶合金干摩擦行为的规律和机制,为进一步研究镁基非晶合金提供实验依据。方法采用UMT-2多功能摩擦磨损机,改变法向载荷和滑动速度的大小,进行摩擦磨损实验。通过白光干涉轮廓仪测出磨损轨迹的宽度和深度,再根据公式计算出磨损体积和磨损率。利用扫描电镜和EDS能谱分析磨损轨迹,揭示非晶合金的磨损机制。结果随着载荷的增加,磨损率先减小后稳定,摩擦系数略有减小。随着滑动速度的增加,磨损率先减小后增大,在相对滑动速度为120 mm/s时出现最小值。载荷小于20 N时,磨痕表面布满犁沟和小颗粒状磨屑;载荷大于20 N时,磨痕表面出现层叠状非均匀塑性变形层,对磨球表面转移膜粘连明显。滑动速度低时,磨痕表面布满犁沟,随着速度的增加,先是软化均匀流变,接着出现熔化、剥落。结论块体非晶镁基合金在低载荷下以磨粒磨损为主,还伴随着氧化、少量的粘着;载荷大于20 N时,变为粘着磨损为主。低滑动速度下以磨粒磨损为主,当滑动速度为180 mm/s时,试样表面熔化失效,磨损方式为剥落和磨粒磨损的综合。     

添加CeO_2对MoS_2基复合涂层摩擦学性能的影响

针对MoS_2基复合涂层耐磨性差和承载能力低的问题,以不同含量(质量分数)的CeO_2作为添加剂,采用喷涂法在GCr15钢表面制备MoS_2基复合涂层。利用摩擦磨损试验机和划痕仪分别研究涂层摩擦磨损性能和结合强度,并借助金相显微镜对涂层磨损形貌进行表征。结果表明:添加适量CeO_2可以改善涂层的摩擦磨损性能,其最佳含量为2%,此时摩擦因数和磨损量均最小,分别为0.232和0.011 3 mm~3;同时结合强度从22 N提高到28.29 N。涂层磨损量随载荷的增大而增大;而载荷小于8 N时,涂层的摩擦因数随载荷的增大而减小,当载荷大于8 N时,摩擦因数又有回升趋势。添加稀土后涂层的承载能力有明显提高。未添加稀土时,涂层产生严重剥离,并发生磨粒磨损;添加2%CeO_2后,涂层发生轻微磨粒磨损,耐磨性得到显著提高。     

不同环境下AlSiFeMm非晶纳米晶涂层摩擦磨损行为研究

目的研究AlSiFeMm(Mm为镍包混合稀土)非晶纳米晶涂层在干摩擦和3.5%NaCl溶液中的摩擦磨损行为。方法采用Rtec(MFT-3000)往复式磨损试验机测试涂层在干摩擦条件和有腐蚀介质条件下的摩擦磨损性能,使用LEXTOL3000-IR非接触三维表面轮廓仪测定涂层的磨损体积和磨痕的三维形貌,利用扫描电子显微镜对磨痕进行形貌观察和成分分析。结果铝基非晶纳米晶涂层的摩擦系数随着载荷的增加而不断减小。干摩擦条件下,铝基非晶纳米晶涂层的磨损率随着载荷的增加而增大,当磨损速度为10 mm/s、载荷为15 N时,涂层相对耐磨性为6061铝合金的2.5倍,其磨损机制为脆性剥落、磨粒磨损,并伴随氧化磨损。在3.5%NaCl溶液中,涂层的磨损率随着载荷的增加而逐渐降低,当磨损速度为35 mm/s、载荷为30N时,涂层的耐磨性能约为6061铝合金的8倍,其失效机制主要为剥层磨损和腐蚀磨损。结论铝基非晶纳米晶复合涂层在干摩擦和腐蚀介质中均表现出较为优异的耐磨性能,可以作为轻质合金涂层应用于表面防护领域。     

一种新型导轮材料高速摩擦磨损性能的研究

使用MMS-1G高速销盘摩擦磨损实验机,以一种正在开发的导轮材料为研究对象,通过自定的试验方案,考察了该材料在不同载荷和不同速度条件下的摩擦磨损性能.结果表明:材料的磨损率随载荷的增加和磨损速度的增大而逐渐增大;摩擦系数随载荷的增加和磨损速度的增大逐渐降低;在试验条件下,磨损机制是磨粒磨损和疲劳磨损,随载荷和磨损速度的增大,磨损机制有从磨粒磨损过渡到疲劳磨损的趋势.     

高铝铜合金粗粉超音速等离子喷涂层的边界润滑摩擦特性

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备高铝铜合金粗粉涂层,对涂层进行边界润滑摩擦实验,分析涂层的摩擦磨损特征及表面元素的质量损失。结果发现:涂层的摩擦因数随外加载荷的增加呈逐渐下降趋势;尽管磨损量随载荷的增大逐渐增加,但磨损率呈下降趋势,表明随外加载荷的增加涂层耐磨性能逐渐增强。涂层在中低载荷下以磨粒磨损为主,当载荷达到高载荷540 N时,涂层由磨粒磨损向疲劳磨损转变,并在犁沟边缘发生疲劳磨损的同时表现出轻度的粘着磨损。边界润滑条件下,涂层元素的质量磨损主要表现为Cu元素的损失,磨粒磨损留下的犁沟为O元素进入摩擦界面提供通道,使涂层表面形成微氧化膜。     

稀土Ce对HMn64-8-5-1.5合金组织及耐磨性能的影响

本文系统地研究了稀土Ce对HMn64-8-5-1.5合金显微组织及摩擦磨损性能的影响。研究表明,稀土Ce在熔炼过程中起到脱氧、脱硫、除氢和除杂的作用,可以净化合金基体,使晶粒尺寸显著细化。摩擦磨损实验表明,稀土Ce能明显改善材料的摩擦磨损性能,添加0.2wt%Ce时,较无Ce的合金磨损量减小了25%。添加0.2wt%Ce后,合金的主要磨损形式从严重的黏着磨损转变为磨粒磨损。结合两种摩擦磨损模型对合金的磨损机理进行了深入分析,添加稀土Ce前后合金的磨损机制发生变化的主要原因是Ce的去除杂质、细化晶粒的作用,使合金本身的表面强度、极限变形值增大。     

等离子熔覆NiCr-Cr3C2复合涂层摩擦磨损性能的研究

目的研究碳化铬含量及磨损载荷力对复合涂层摩擦磨损性能的影响,探究不同磨损载荷下的磨损机制。方法采用5种Ni55和NiCr-Cr_3C_2的混合粉末(Ni Cr-Cr_3C_2质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%),通过等离子熔覆技术制备金属基复合涂层。采用XRD、SEM对涂层物相进行检测分析,使用Rtec万能摩擦磨损试验机对复合涂层表面进行不同载荷下的摩擦磨损性能测试。对涂层组织、摩擦系数、磨损体积及磨损表面微观形貌进行对比分析,探究碳化铬的含量以及摩擦载荷对复合涂层摩擦磨损性能的影响。结果 NiCr-Cr_3C_2在熔覆过程中发生熔化,XRD测得涂层中的碳化物主要以Cr_7C_3为主,其他主要物相包括Cr_3C_2、Cr_(23)C_6、Cr_5B_3、Ni_3Si。复合涂层的硬度及耐磨性能随着碳化铬含量的增加而增大,硬度最高达1500HV以上,耐磨性是基体Q235的2～16倍。当磨损载荷低于80 N时,主要发生磨粒磨损;当磨损载荷为100 N时,主要发生粘着磨损和磨粒磨损,其中S5的磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损。结论加入碳化铬,随着碳化铬含量增加,复合涂层的耐磨性不断提高,并且随着磨损载荷的增大,涂层磨损机制发生转变。     

TC4合金在不同环境介质中微动磨损行为研究

采用SRV-IV微动磨损试验台,研究TC4钛合金在空气和纯水介质中不同位移幅值下的微动磨损行为及其在模拟海水中的微动腐蚀特性,利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分别对磨痕表面形貌、磨损体积及磨痕轮廓进行表征,分析了钛合金在不同环境介质中的微动磨损机制。结果表明:摩擦系数随位移幅值的增大呈现出先增大后减小的趋势,磨损体积随位移幅值的增大而增大;干摩擦条件下,摩擦系数较高且波动剧烈,磨损体积较小,磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损并伴有氧化磨损;与干摩擦相比,水介质中的摩擦系数较低,磨损体积显著增大,且模拟海水中的摩擦系数更低更稳定,磨损轮廓更深,说明腐蚀与磨损之间存在"正"交互作用;TC4合金在纯水介质中的微动磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损,而在模拟海水中的微动磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损。     

A356铝合金微弧氧化膜微动磨损行为的研究

采用微弧氧化（MAO）在A356铝合金表面制备MAO膜,利用球-平面接触在SRV-V微动摩擦磨损机上探究变载荷和位移下微弧氧化对A356微动磨损机理的影响。结果表明：MAO膜由疏松层和致密层构成,其均匀性、致密性和结合力良好。MAO膜的摩擦系数、磨损率均低于A356,MAO膜减摩耐磨性较好。随位移增加MAO膜的摩擦耗散能系数低于A356,MAO膜能提升A356微动磨损过程的稳定性。载荷增加时A356磨损机制为磨粒磨损-粘着磨损,伴随犁削和疲劳剥层; MAO膜磨损机制为磨粒磨损-粘着磨损和疲劳剥落。位移增加时A356磨损机制为粘着磨损和疲劳剥落,伴随微犁削;MAO膜磨损机制为粘着磨损和疲劳剥层-粘着磨损和磨粒磨损。A356的磨痕内聚集Fe、O元素,存在材料转移和氧化磨损;MAO膜磨痕内聚集Fe元素,存在材料转移。     

Microstructure,mechanical properties and two-body abrasive wear behaviour of hypereutectic Al—Si—SiC composite

The microstructure, mechanical properties, and the effects of sliding distance and material removal mechanism on two-body abrasive wear behaviour of hypereutectic Al—Si—SiC composite and its matrix alloy were investigated. The hypereutectic Al—Si—SiC composite was prepared by stir casting route. The hardness, ultimate tensile strength and yield strength of the composite are increased by 17%, 38%, and 30% respectively compared with those of the matrix alloy, while the elongation of the composite is decreased by 48% compared with that of the matrix alloy. The wear rate of the materials is increased with increasing the abrasive size and the applied load and does not vary with the sliding distance. The wear surfaces and wear debris of the materials were characterized by high-resolution field emission scanning electron microscopy (HR FESEM) and wear mechanism was analyzed for low and high load regimes.     

表面纳米化7A52铝合金在油润滑条件下的耐磨性能

采用高速颗粒轰击技术在7A52铝合金表面制得一定厚度纳米结构表层,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了表面纳米晶层的微观结构特征,利用多功能纳米压痕仪和往复式摩擦磨损试验机测试了样品表面纳米化前后的硬度和耐磨性能。结果表明:7A52铝合金经高速颗粒轰击处理后样品表层形成了厚度约90μm塑性变形层,最表层晶粒尺寸约为8～20nm;表面纳米晶层的显微硬度约为原始样品的1.76倍;在油润滑的低载荷和中等载荷条件下,表面纳米化抛光样品的磨损量为原始样品的1/2～1/3;表面纳米化样品的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,而原始样品的磨损机制为黏着磨损和疲劳磨损,表明其具有优异的耐磨性能。     

粉煤灰/铝-镁合金复合材料的微观组织及摩擦磨损性能

采用粉末冶金法制得粉煤灰/Al-25%Mg复合材料,研究不同粉煤灰含量对复合材料微观组织、硬度和摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面形貌,并对其磨损机制进行探讨。结果表明:随着粉煤灰含量的增加,复合材料的硬度呈现先增大而后减小的趋势;在较低粉煤灰含量和较低载荷下,该复合材料的摩擦因数均低于基体铝合金的,并且随粉煤灰含量的增加复合材料的耐磨性有所提高,复合材料的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损;在较高粉煤灰含量和较高载荷下,该复合材料的磨损机制转化为以剥层磨损和磨粒磨损为主。     

强流脉冲离子束辐照AZ31镁合金的干滑动磨损行为

用脉冲宽度为70~80 ns,束流密度为200 A/cm2,辐照次数为1、5和10次的强流脉冲离子束(HIPIB)辐照AZ31镁合金,用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)以及干滑动磨损试验对辐照后试样进行表征和干滑动磨损行为研究。结果表明,HIPIB辐照试样获得了显著优于未辐照试样的耐磨性能,且随着辐照次数的增加改善作用增强。具有最高硬度的10次辐照试样的磨损率较未辐照试样减小约一个数量级,磨粒磨损倾向大大降低,HIPIB辐照使得镁合金的磨损机制从单一的磨粒磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损的混合磨损,这主要归结于辐照表面改性层晶粒的细化而导致镁合金表面硬度的提高。     

Effect of Fe2B boride orientation on abrasion wear resistance of Fe-B cast alloy

The microstructures and abrasion wear resistance of directional solidification Fe-B alloy have been investigated using optical microscopy,X-ray diffraction,scanning electron microscopy and laser scanning microscopy.The results show that the microstructure of as-cast Fe-B alloy consists of ferrite,pearlite and eutectic boride.After heat treatment,the microstructure is composed of boride and martensite.The plane which is perpendicular to the boride growth direction possesses the highest hardness.In two-body abrasive wear tests,the silicon carbide abrasive can cut the boride and martensite matrix synchronously,and the wear mechanism is micro cutting mechanism.The worn surface roughness and the wear weight loss both increase with the increasing contact load.Moreover,when the boride growth direction is perpendicular to the worn surface,the highest hardness plane of the boride can effectively oppose abrasion,and the martensite matrix can surround and support borides perfectly.     

Abrasive wear behavior of Ni-P coated Si3N4 reinforced Al6061 composites

Ni-P coated Si₃N₄ reinforced Al6061 composites were fabricated by vortex method. Percentage of reinforcement was varied from 6 wt.% to 10 wt.% in steps of 2. Cast matrix alloy and developed composites were hot forged at a temperature of 500 °C using a 300T hydraulic hammer. Both as cast and hot forged matrix alloy and its composites were subjected to microstructure studies, grain size analysis, microhardness and abrasive wear tests. Microstructure studies reveal uniform distribution of silicon nitride particles with good bond between matrix and reinforcement in both as cast and hot forged condition. It is observed that, increased content of reinforcement in both as cast and hot forged composites do result in significant grain refinement. However, when compared with as cast matrix alloy and its composites hot forged alloy and its composites exhibits higher extent of grain refinement. Both as cast and hot forged composites exhibit improved microhardness and abrasive wear resistance when compared with the unreinforced alloys under identical test conditions. Abraded worn surfaces were examined using scanning electron microscopy (SEM) for possible wear mechanisms. Increased abrasive particle size and load has resulted in larger extent of grooving leading to increased abrasive wear loss for both the matrix alloy and developed composites.