(TiB2+Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的高温耐磨性能

本文采用混合盐法制备了(TiB2 Al3Ti)/Al4.5Cu原位复合材料,研究了该复合材料在150℃下的干摩擦滑动磨损行为,并与基体合金进行对比.结果表明,载荷在10～20 N之间时,(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的磨损量低于基体合金,但并不明显;随载荷的增加(特别是当载荷超过30 N之后),复合材料的磨损量仍低于基体合金,且复合材料的磨损量增大的速度小于基体合金磨损量的增长速度.(TiB3 Al3Ti)/Al-4.5 Cu原位复合材料同45钢对磨时的主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损.随着原位反应体系中混合盐含量的增加,复合材料的耐磨性能提高,并逐渐由粘着磨损向磨粒磨损过渡.     

原位生成Al3Ti和TiB2增强铝基复合材料的研究

采用原位反应法制备（Al3Ti＋TiB2）／ZL101原位复合材料，测试其室温力学性能，并通过OPM、TEM观察其微观组织。结果表明，原位复合材料经过热处理后，抗拉强度、伸长率以及布氏硬度分别提高了30．9％、17．1％、29．6％。原位复合材料增强相TiB2和Al3Ti弥散分布在α-Al中，Al3Ti呈棒状，几乎与α-Al完全共格；TiB2呈粒状。（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料强韧化的主要机制是细晶强化和弥散强化。     

(TiB2+Al3Ti)/ZL101原位复合材料的强化机理

采用透射电镜对（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料中增强相组织、结构和分布进行了研究，测试了（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料的力学性能。结果表明，原位复合材料经热处理后，其抗拉强度、硬度及伸长率都比ZL101基体材料高，分别提高了23．3％、23．5％、14．6％；增强相TiB2和Al3Ti颗粒均匀分布于α-Al基体中．对基体具有显著的晶粒细化效果；（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料主要强化机制为细晶强化、固溶强化、弥散强化和位错强化。     

Cu+B复合钎料配比对Al2O3/TC4合金钎焊接头界面组织的影响

分别以不同配比的铜和硼混合粉末作为钎料,在钎焊温度930℃,保温时间10min条件下钎焊连接Al2O3与TC4合金,并结合SEM与EDS观察对钎焊接头的连接状况及组织结构进行分析．结果表明,A12O3／TC4合金钎焊接头的界面组织为Al2O3,／Ti3（Cu,A1）3O／Ti2Cu＋Ti2（Cu,Al）／Ti＋Ti2（Cu,Al）＋Ti（Cu,Al）＋AlCu2Ti＋Ti2Cu／Ti2Cu＋AICu：Ti＋TiB／Ti＋Ti2Cu／TC4合金．钎焊过程中,复合钎料中的铜与TC4合金中的钛发生互扩散,在连接层与TC4合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物．硼与液相中的钛反应,在接头中原位生成TiB晶须,且主要分布在Ti2Cu和AlCu2Ti上．随TiB生成量的增加,Ti2（Cu,Al）生成量增加,并逐渐变得连续,同时向Al2O3侧移动．     

挤压铸造TiB2P／Al复合材料的组织与性能

采用挤压铸造法制备TiB2p／Al复合材料，并借助XRD，SEM，TEM和三点弯曲、摩擦磨损等分析测试手段研究了该材料的组织和性能。结果表明，复合材料组织致密，颗粒分布均匀，相组成主要为Al和TiB2。TEM观察表明，T6态复合材料基体中发现大量细小的β＇析出相和位错。部分界面上存在不连续的块状反应物MgAl2O4。45％TiB2P／Al（体积分数，下同）复合材料的抗弯强度为934MPa，弹性模量为183GPa，比30％TiB2P／Al复合材料的分别提高了34％和28％。常温干摩擦条件下，TiB2P／Al复合材料摩擦系数变化平缓（在0．2左右波动），明显低于铝合金的摩擦系数；且复合材料的磨损表面较为平整、光滑，未观察到大塑性变形，呈现出良好的自润滑性能。     

TiAl_3相对原位TiC/Al-4.5Cu复合材料高温磨损行为的影响

采用接触反应法制备了原位TiC/Al-4.5Cu复合材料,研究了微观组织中TiAl_3相对复合材料100~250℃高温下干摩擦磨损行为的影响。结果表明:高温下原位TiC/Al-4.5Cu复合材料磨损量均随载荷(15~55 N)增加而增加,但含TiAl_3相的复合材料磨损量始终较高。当载荷大于35 N,复合材料存在一个磨损加剧的临界转变温度;含TiAl_3相的复合材料该临界转变温度较低。TiAl_3相的存在降低了复合材料的耐磨性。     

A359-Zr(CO3)2体系反应合成复合材料的组织及润滑磨损性哪

研究了新型反应体系A359-Zr（CO3）2熔体反应法制备的（Al3Zr＋Al2O3）p／A359复合材料边界油润滑条件下的滑动磨损性能。结果表明，由于颗粒的支撑减磨作用，复合材料的磨损量随载荷的增大和时间的延长均远小于基体材料，当载荷为1176N时体积分数为12％的复合材料磨损量为4．9mg，而基体材料的磨损量为27．5mg，复合材料比基体材料耐磨性提高了6倍；由磨损表面SEN观察表明：基体A359合金存在严重粘着和变形，表现为粘着磨损和剥层磨损，复合材料的磨损类型表现为磨粒磨损。     

工艺参数对Al2O3/TC4合金接头界面组织及力学性能的影响

采用Cu＋B钎料分别在钎焊温度890～970℃,保温时间为10min;钎焊温度为930℃,保温时间0～30min条件下,钎焊A120,陶瓷与TCA合金．利用SEM,EDS和压剪试验研究接头界面组织及力学性能．结果表明,随钎焊温度升高或保温时间的延长,Ti2（Cu,Al）2O层增厚,紧邻其侧生成连续并增厚的Ti2（Cu,Al）,Ti2（Cu,Al）含量增加;Ti＋Ti2（Cu,Al）含量增加,尺寸变大,分布范围逐渐变宽并向TC4合金侧迁移,TCA合金侧过共析组织区变宽．钎焊温度低于950℃时,TiB晶须主要分布在Ti2Cu晶界处的AlCu2Ti上;当钎焊温度高于950℃时,AlCu2Ti相逐渐消失,TiB晶须主要分布于Ti2Cu上．当保温时间为10min,钎焊温度为950℃时,接头最大强度为96MPa;而当钎焊温度为930℃,保温时间为20min时,接头最大强度为83MPa．关键词：Al2O3陶瓷;TC4合金;钎焊参数;界面组织;抗剪强度     

C/C-Cu复合材料的组织和摩擦磨损性能

以炭纤维针刺整体毡为预制体，用化学气相渗透（CVI）、浸渍／炭化（I／C）的方法制备密度和基体炭不同的C／C多孔坯体，采用真空熔渗将熔融Cu渗入到C／C坯体中制备C／C-Cu复合材料，利用X射线衍射、金相显微镜和扫描电镜分析复合材料的组织结构，研究复合材料的摩擦磨损性能。结果表明：Cu成功地渗入C／C坯体中，并填充了坯体的孔洞和炭纤维之间的孔隙，复合材料的主要相为Cu、C及少量的TiC相，当渗剂中Ti的质量分数达到15％时，出现微量的Cu和Ti的金属化合物相；复合材料的摩擦因数随着摩擦时间的增加而逐渐增加并趋于稳定。渗剂相同时，摩擦因数和体积磨损量随着材料密度增加而增加；坯体相同时，随着渗剂中Ti含量增加，摩擦因数增加，体积磨损减小。随着外加载荷的增加，摩擦因数和体积磨损先增后减，80N载荷时均达到最大值；与J204电刷对比，同样条件下，两者摩擦因数接近，但C／C-Cu复合材料的体积磨损量远远小于J204电刷的。     

原位合成（TiB＋TiC）／Ti6242基复合材料高温氧化行为

研究了（TiB＋TiC）／Ti6242基复合材料在550℃，600℃和650℃空气中恒温氧化行为。用X射线衍射仪（XRD）和配有能谱仪（EDS）的扫描电子显微镜（SEM）对氧化层表面的相组成、形貌以及氧化层剖面的显微结构进行了分析，并分析了各元素对钛基复合材料氧化动力学行为的影响。结果表明：（TiB＋TiC）／Ti6242基复合材料的氧化层由一系列薄层组成：增强体TiB提高抗氧化性优于TiC，加工可以提高其抗氧化性；氧化动力学曲线主要为抛物线类型。     

挤压态AZ61镁合金磨损性能研究

主要研究了挤压态AZ61镁合金在不同载荷和滑动摩擦速度条件下的磨损性能。采用SEM对磨损面进行显微组织观察与分析,讨论了不同载荷下材料的主要磨损形式。结果表明,磨损质量损失随着滑动摩擦速度和载荷的增加而增加。挤压态AZ61镁合金的磨损机制主要分为轻微磨损和严重磨损。轻微磨损主要是擦伤磨损、氧化磨损与剥层磨损,在磨损面上形成的擦痕与裂纹,其磨损程度较轻,磨损面积小;当载荷增加到100N和120N时,塑性变形和熔化在磨损面形成的磨痕较深且磨损面积大,表现为严重磨损。     

基于地质条件的盾构机刀盘耐磨条磨损机制实验研究

为了了解盾构机刀盘耐磨条在地质条件下的磨损机制,通过模拟砂层和岩石两种状态下的磨损实验,探明压力、速度和摩擦的关系,并通过耐磨条摩擦面微观形貌了解磨损机制。实验结果显示:摩擦力随压力增大而增大,速度对摩擦力影响不大;摩擦因数随速度增大而增加,但和压力关系不明显,而且摩擦因数随时间增加有减小趋势;耐磨条在砂层磨损不明显,磨损机制是连续磨损和轻微的二体颗粒磨损;耐磨条在岩石层磨损激烈,磨损机制主要是连续磨损和疲劳磨损,其次是颗粒磨损。实验结果和工程实际相符合。     

磨损机制图的研究现状及发展趋势

磨损机制图作为一种研究方法,能更加系统和直观地表征磨损磨损机制。从磨损机制图可以得到磨损机制的分类、磨损机制间的转变关系及转变条件、磨损的控制因素及类型、磨损率、一定工况下材料的耐磨性等多种信息,从而估算磨损率、分析给定条件下的磨损机理、预测磨损机制随条件变化的趋势。为了促进磨损机制图研究方法的完善及其应用的发展,本文对国内外磨损机制图的研究现状了综述,重点讨论了磨损机制图研究的最新成果及发展动向     

A new approach to determine the wear coefficient for wear prediction of sheet metal forming tools

Accounting for the increase of wear in metal forming tools, it is eminent to have detailed information about the tool lifetime already during the tool design. With the wear simulation tool REDSY—developed at the Institute of Metal Forming and Casting—tool wear can be simulated qualitatively and quantitatively for sheet metal forming processes. The calculations are based on Archard’s wear model, a model using contact mechanics to describe the wear behavior. In this project, a new approach to determine the wear coefficient has been developed using a simple cylindrical cup deep drawing experiment for the wear measurements. Several tool and sheet material combinations were analyzed using a five-stage progressive die tool in a precision automatic punching press in order to achieve a high wear volume in a short period of time. The wear coefficient for the respective material combination could be determined combining the experimental results with simulation. This method is verified by comparing the wear simulation results with actual measurements. This project was funded by Germany’s Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) over Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen “Otto von Guericke” e.V. (AiF). Project code: AiF14291N.     

The correlation between the hardness and tribological behaviour of electroplated chromium coatings sliding against ceramic and steel counterparts

Electroplated chromium (Cr) coatings with different hardness were electrodeposited on steel substrate through adjusting the concentration of rare earth in a Sargent bath (CrO₃ 250 g/l, H₂SO₄ 2.5 g/l). The results show that with a Si₃N₄ ceramic counterpart, the wear rate of electroplated Cr coatings increases with the increase of the hardness owing to the delamination wear mechanism; while with a steel counterpart, the wear rate of electroplated Cr coatings decreases with increasing hardness thanks to the abrasion wear mechanism. The wear mechanism may be dictated by the adhesive force between the sliding pairs and the possibility of abrasive particles formation that weak adhesive force between the ceramic counterpart and electroplated Cr coatings can hardly result in the adhesion, transfer of material and formation of abrasive particles on the tribosurface of the electroplated Cr coating, and the frictional shear energy tends to transform to dislocation and deformation energy stored inside the material instead of friction heat; therefore, the delamination wear is more likely to occur on the tribosurface. Whereas, the strong adhesive force between the steel counterpart and electroplated Cr coatings will result in the adhesion, transfer of material and formation of the abrasive particles on the tribosurface, the frictional shear energy would be allowed to transform to cutting and plough energy; hence, the adhesive and abrasive wear may occur.     

Ni,Mn对Al—Si—Cu—Mg系合金磨损失效机制的影响

采用快速磨损试验机进行耐磨性试验,并通过微区成分分析,图像分析、光学显微镜及扫描电镜分析探讨了Ni,Mn对Al-Si-Cu-Mg系合金组织及二体磨损条件下磨损失效机制的影响,在二体干摩擦条件下,Al-Si-Cu-Mg系合金的磨损失效机制为犁削磨损和表层剥落磨损,添加合金元素Ni后,组织中出现Al34Cu28Ni38化合物,磨损失效以表层剥落为主;添加合金元素Mn后,组织又出现了Al50Si4Cu9Ni26Mn5化合物,磨损失效以犁削磨损为主。     

Energy release rate based approach for the wear of punches in precision blanking of high strength steel

Punch wear is a major issue in the blanking of high strength steel (HSS) sheets. To study wear physics, a blanking test with tight side clearances was implemented, and the results compared with numerical simulations with appropriately calibrated critical damage value. Based on observations of worn punches, wear angle was found to adequately represent changing geometry of the cutting edge. Using modified geometries, burr formation, stress-state at the punch and load–displacement curves are investigated. Punch wear and shear crack mechanics are found to strongly relate to the changes in the load–displacement curve, and the release rate of punching energy.     

7075铝合金的磨损行为及其机理探讨

在干摩擦条件下,以外加载荷和环境温度为变量,对7075铝合金的磨损行为进行研究.结果表明,7075铝合金随着载荷增加,出现从轻微磨损到严重磨损的转变,并且随温度的升高磨损转变的临界载荷大大减小.7075铝合金在常温～150℃下的磨损率明显小于200℃以上的磨损率.轻微磨损时,以磨粒磨损和氧化剥层磨损为主;严重磨损时,以热软化、粘着磨损及疲劳剥落为主.7075铝合金的磨损与其表面生成的机械混合层(MML)密切相关.当MML不被完全破坏时,其磨损率很低;一旦MML消失,就转变为严重磨损.     

Blanking tool wear modeling using the finite element method

One of the main objectives of the numerical process design in metal forming is to develop adequate tool design and establish process parameter in order to increase tool life and to improve part quality and complexity while reducing manufacturing cost. The prediction of tool wear in sheet metal blanking/punching processes is investigated in this paper using the finite element method. A wear prediction model has been implemented in a finite element code in which the tool wear is a function of the normal pressure and some material parameters. A damage model is used in order to describe crack initiation and propagation into the sheet. The distribution of the tool wear on the tool profile is obtained and compared to industrial observations. Furthermore, a numerical investigation has been carried out to study the effect of tool wear on the burr formation.     

低焊接裂纹敏感性耐磨钢HARDOX400钢板的研发

南阳汉冶特钢有限公司通过JMatPro软件模拟了低焊接裂纹敏感性耐磨钢HARDOX400钢的CCT曲线及辊压式淬火机的冷却能力曲线,并在瑞典SSAB公司的技术要求条件下,以及严控碳当量及焊接裂纹敏感性系数的基础上,利用低碳添加合金元素的化学成分设计,以及合理的热处理工艺,研发出了HARDOX400钢板。钢板各项性能指标优良,显微组织为15～35 μm的板条马氏体。通过销盘磨损试验得出研制的HARDOX400钢板的相对耐磨率是瑞典SSAB 生产的HARDOX400钢板的1024倍。