TaAgN复合膜显微结构、力学性能和摩擦性能的研究

采用非平衡反应磁控溅射法制备了TaAgN复合膜。利用X射线衍射仪、CSM纳米压痕测试仪和摩擦磨损测试了复合膜的显微结构、力学性能和摩擦性能。结果显示,TaAgN复合膜由面心立方结构的TaN相和底心斜方结构的Ta4N相组成。随着Ag靶功率的增加,硬度H、弹性模量E、弹性恢复We和H3/E2值均呈先升高后降低的趋势,最大值分别为34 GPa,394 GPa,57%和250 MPa。随着Ag靶功率的增加,TaAgN复合膜室温下的平均摩擦因数呈降低趋势。当Ag靶功率为25 W时,随着温度的升高,TaAgN复合膜的平均摩擦因数逐渐减小。     

含炭纤维湿式铜基摩擦材料的性能

采用粉末冶金方法制备含短炭纤维的湿式铜基摩擦材料,研究炭纤维含量对湿式摩擦材料的摩擦磨损性能和力学性能的影响,以及制动条件对动摩擦因数的影响。结果表明:随着炭纤维含量及材料的孔隙率增加、硬度及密度均降低,摩擦因数呈先增加后减小的变化趋势,磨损量呈先减小后增大的趋势。炭纤维含量为(质量分数)1%时材料的摩擦磨损性能最好,摩擦因数最大且最稳定,磨损量最小。材料摩擦因数随着载荷增大而增大,随炭纤维含量增加磨损率呈先减小后增大的趋势。炭纤维的加入提高了材料的能量许用值。     

V含量对(Nb,V)N复合膜微结构、力学性能与摩擦性能的影响

采用JGP-450复合型高真空多靶磁控溅射设备制备(Nb1-x,Vx)N(x=0,0.08,0.12,0.16,0.19)复合膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪及摩擦磨损仪等对复合膜的微结构、力学性能与摩擦性能进行表征。结果表明:NbN薄膜的择优取向为(200),在NbN薄膜中添加元素V后,薄膜的择优取向转变为(111),但x增大到0.19时薄膜又呈(200)择优取向;随V元素含量增加,(Nb,V)N复合膜的硬度和弹性模量均先增大后减小,x=0.12时,显微硬度和弹性模量都达到最大,分别为26.88 GPa和328.24 GPa;随温度从室温升高到700℃,(Nb0.88,V0.12)N复合膜的摩擦因数逐渐降低。(Nb0.88,V0.12)N复合薄膜具有良好的综合性能。     

W含量对Ti_(1-x)W_xN复合膜的微结构、力学性能和摩擦性能的影响

采用射频反应磁控溅射技术制备一系列不同W含量的TiWN复合膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪、摩擦磨损仪等对TiWN复合膜微结构、力学性能和摩擦性能进行表征。结果表明:当W含量为10.19%时,TiWN复合膜呈fcc结构的TiWN相和Ti相双相结构;当W含量为25.42%时,复合膜中除TiWN相和Ti相,还出现了Ti2N新相;而当W含量为35.29%时,Ti相消失,W2N和β-W新相生成;当W含量增加到46.91%时,薄膜由TiWN,Ti2N,W2N和β-W相组成。随W含量的增加,薄膜硬度先升高后降低,室温摩擦因数和磨损率先减小后增大。W含量为35.29%时,硬度达到最大值,为30.67 GPa,室温摩擦因数和磨损率达到最小值,分别为0.531和3.662×10-8 mm2N-1。随温度升高,薄膜的摩擦因数先增大后减小,当温度升至800℃时,摩擦因数降至最低,为0.397。     

磁控溅射法制备W_(1-x)Al_xN薄膜的微结构与性能

采用磁控溅射仪制备一系列不同Al含量的W1-xAlxN薄膜,系统研究该复合膜的微结构、力学性能、高温抗氧化性能及摩擦磨损性能。结果表明,W1-xAlxN薄膜为面心立方结构,呈(200)择优生长。当Al含量(原子分数,下同)为32.4%时,复合膜中形成h-AlN相,且随Al含量增加,h-AlN含量增多。随Al含量增加,薄膜硬度先升高后降低,Al含量为32.4%时薄膜硬度最大,约为37GPa。随Al含量增加,复合膜在室温下的摩擦因数和磨损率均先减小后增大,Al含量为32.4%时达到最小值,分别为0.3和0.9×10-8mm3/(N·mm)。复合膜摩擦因数随温度升高先增大后减小,而磨损率随温度升高逐渐增大,800℃下W0.676Al0.324N薄膜的摩擦因数和磨损率分别为0.32和8.2×10-8mm3/(N·mm)。与W2N薄膜相比,W1-xAlxN薄膜的高温抗氧化性能和摩擦磨损性能显著提高。     

热处理对Ni-W-GO复合镀层组织及性能的影响

氧化石墨烯（GO）因其独特的结构和特性引起了广泛研究.论文以GO纳米片为硬质相,采用直流电沉积方法在45#钢基体上制备了Ni-W-GO复合镀层,并对其进行不同温度下的真空热处理,通过SEM、XRD、显微硬度计及摩擦磨损试验机等分析了热处理前后复合镀层的组织结构、物相、力学性能及摩擦磨损性能,分析磨损机理.结果表明:热处理过程使复合镀层晶粒尺寸逐渐增大,并伴随有微裂纹出现和中间相颗粒析出;随着热处理温度的升高,复合镀层的显微硬度及磨损性能呈现出先增大后减小的趋势,且当热处理温度为350 ℃时,维氏硬度最高达840.      

超音速火焰喷涂 Fe 基非晶耐磨涂层的组织与性能

采用超音速火焰喷涂 (HVOF) 在 304 不锈钢基体上制备了 FeSiBP 非晶涂层, 利用扫描电子显微镜、 X 射 线衍射仪、 维氏显微硬度计、 摩擦磨损试验机、 三维光学轮廓仪等设备对涂层的组织结构、 摩擦性能和磨损机制 进行了深入分析。 结果表明： 涂层大部分为非晶态, 非晶含量随着热量输入的增大呈先增加后减少的趋势。 当喷 涂参数为煤油流量 5.5 GPH, 氧气流量 2000 SCFH, 送粉器转速 4 RPM, 喷涂距离 360 mm 时, 涂层非晶含量可 达 83.8%, 硬度 857 HV0.2, 耐磨性是 304 不锈钢基体的 2.52 倍。     

等离子喷涂工艺参数对高纯氧化钇涂层性能的影响

本文采用METCO F4等离子喷涂系统在铝合金基体上制备了高纯氧化钇涂层,并通过四因素三水平正交试验,研究了氩气流量、氢气流量、喷涂功率和喷涂距离这四个工艺参数对涂层结合强度、孔隙率以及表面粗糙度的影响规律。结果表明:(1)涂层的结合强度随着氩气流量的增加先小幅减小后快速增大;随氢气流量的增加先增大后减小;随着等离子功率的增加逐渐减小;随着喷涂距离的增加逐渐增加。(2)涂层的孔隙率随着氩气流量的增加越来越小;随着氢气流量的增加,涂层孔隙率先减小后略有增加;随着喷涂功率的增加涂层孔隙率迅速减小,随着喷涂距离的增加,涂层孔隙率先增大后减小。     

V含量对TaVCN复合膜微结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响

采用多靶磁控溅射技术,制备一系列不同V含量的TaVCN复合膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪和高温摩擦磨损仪研究该复合膜的微结构、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明, TaVCN复合膜为面心立方和底心斜方的双相结构。随V含量增加,复合膜的硬度先升高后降低,当V原子分数为26.85%时,复合膜的硬度达到最大值,为31.7 GPa。室温下随V含量增加,复合膜的摩擦因数和磨损率均先减小后增大,V原子分数为32.60%时,摩擦因数达到最小值,为0.213;V原子分数为26.85%时,磨损率达到最小值,为2.1×10?7 mm2/N。随温度升高,复合膜的摩擦因数逐渐减小,磨损率逐渐增大。并对不同温度下 TaVCN 和 TaCN 复合膜的摩擦磨损性能进行了讨论。     

不同Mn含量的铝青铜合金组织与性能

用熔铸法制备了Cu-12Al-2Ni-3Fe-x Mn(x=0,1,2,3,4;%,质量分数)合金,热处理工艺为920℃固溶2 h,540℃时效2 h。利用电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)、万能试验机和摩擦磨损仪等设备对不同Mn含量的耐磨铝青铜的组织及性能进行研究后发现:合金中主要包含四种相,分别为k相、α相、β'相和γ相。随着Mn含量的增加,α相从条状转变成块状析出,γ相含量逐渐减少,k相弥散析出量先增加后降低,Mn含量为2%时,k相的弥散析出量达到最大。合金的抗拉强度和屈服强度随Mn含量的增加呈现出先增加后降低的趋势,在Mn含量为2%时抗拉强度和屈服强度分别达到最大值813.24和453.18 MPa,合金的延伸率随着Mn含量的增加而逐渐增大。随着时间的延长,同一合金的摩擦系数波动值逐渐减小;随着Mn含量的升高不同合金的摩擦系数变化量Δμ逐渐降低。Mn的添加降低了铝青铜合金的稳定摩擦系数和磨损量,Mn含量为2%时稳定摩擦系数和磨损量达到最小值,合金的摩擦形式也由粘着磨损转变为磨粒磨损为主。     

氮气流量对TiN 薄膜组织结构及力学性能的影响

采用磁控溅射方法在不锈钢表面沉积TiN薄膜,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、CSPM5500扫描探针显微镜、X射线衍射仪、往复式摩擦磨损仪等分析测试手段,研究氮气流量对薄膜形貌、成分、结构、硬度、表面粗糙度、耐磨损等性能的影响.结果表明,随着氮气流量的增加,薄膜的显微硬度、膜厚都逐渐降低,膜基结合力逐渐增加,膜基结合力在16 mL/min时达到最大67.2 N;表面粗糙度和平均摩擦系数均在8 mL/min时最低.随着氮气流量增加,薄膜主要生长取向由(200)晶面转向(111)晶面生长;TiN薄膜的颜色也随氮气流量增大而加深,8 mL/min和12 mL/min时为金黄色,4 mL/min和16 mL/min时颜色较差.      

气体流量对多壁纳米碳管形貌和产率的影响

以CH4为碳源气，以H2为还原气，以纳米NiO-SiO2气凝胶为催化剂，探讨了气相化学沉积法制备多壁纳米碳管工艺过程中，气体流量对产物形貌和产率的影响。实验结果表明，CH4和H2流量保持为2：1，气体总量一定时可以经济地制备出长径比大，形态较好的纳米碳管，且产率较高。     

X80管线钢表面掺氟类金刚石薄膜在完井液中的腐蚀行为研究

采用等离子体增强化学气相沉积技术在X80管线钢表面制备掺氟类金刚石薄膜,使用原子力显微镜对薄膜表面三维形貌进行表征。通过划痕实验和摩擦磨损实验对薄膜的机械性能进行表征,利用电化学阻抗谱与动电位极化曲线对薄膜在完井液环境下的腐蚀行为进行分析。结果表明：随着掺氟量的增加,薄膜表面粗糙度增大,薄膜与基体的结合强度提高,耐磨性能降低。薄膜的耐蚀性能随着掺氟量的增加表现出先增大后减小的变化规律。     

车制动闸瓦用烧结RGO/Cu-Ag复合材料的摩擦磨损性能分析北大核心

采用化学镀的方法将氧化石墨烯(RGO)表面负载纳米Cu颗粒,之后与Cu-Ag基体混合制备RGO/Cu-Ag复合材料,对各试样进行SEM微观形貌观察和XRD测试,并利用摩擦测试机表征其耐磨特性。结果表明:RGO添加质量分数为4%时,复合材料表面呈颗粒状与片状相结合的状态。随着RGO添加量增加,复合材料的硬度和弹性模量先增大后减小,加入RGO的质量分数达到4%时,复合材料的硬度和弹性模量最大,分别为64.82HV和104.26 GPa。且此时试样经磨损后生成了具有规整排列状态的条型犁沟形貌,原先的结疤粗糙区域消失。随RGO含量增加,试样的摩擦因数先减小后增大,RGO加入质量分数为4%时,试样的摩擦因数达到了0.28的最低值,同时表面粗糙度降低为1.68μm。     

石墨含量对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金压烧技术制备了含不同质量分数石墨的铜基摩擦材料,研究了石墨含量对摩擦材料微观组织、磨损性能和磨损机理的影响。结果表明:铜基体的连续性随石墨含量增加而降低,动摩擦系数随石墨含量的增加先增加后降低,磨损量随着石墨含量的增加而减小;材料的磨损机理为犁沟式磨料磨损;石墨质量分数为16%时,试样动摩擦系数和静摩擦系数最高并且稳定,具有最好的摩擦磨损性能。     

Si含量对ZrSiN薄膜微结构及性能的影响

采用非平衡磁控溅射法制备Zr1 xSixN薄膜,利用能谱分析、X射线衍射、扫描电镜、纳米压痕仪和摩擦磨损仪等对薄膜的化学成分、微结构、力学性能及摩擦磨损性能进行研究。结果表明,Zr1 xSixN复合膜呈fcc结构,当x小于0.16时,Zr1 xSixN薄膜沿(200)面择优生长,x大于0.16时,薄膜呈(111)择优取向;随x增大,Zr1 xSixN薄膜的硬度逐渐降低,弹性模量先升高后降低,其中Zr0.96Si0.04N薄膜的弹性模量最大,为317 GPa;随x增大,Zr1 xSixN薄膜的抗氧化性能加强,Zr0.55Si0.45N薄膜在800℃下才氧化。Si的加入对Zr1 xSixN薄膜的摩擦性能影响不大。     

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.     

石墨对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响

研究了石墨的添加对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响。结果表明：随着石墨含量增加,合金中的孔隙、Al4Cu9和NiAl相逐渐增多;合金的烧结密度、硬度和抗拉强度随着石墨的增加逐渐减小,而合金的摩擦因数和磨损量都先增大后减小,当石墨含量为0.5%时磨损达到最大,当石墨含量为1%时摩擦因数达到最大,当石墨添加2%时,磨损量比不添加石墨合金降低了约32%。     

SLM-316L细丝脂润滑摩擦磨损性能

为研究金属橡胶用选择性激光熔融(SLM)技术制备的316L不锈钢细丝在脂润滑条件下的摩擦磨损性能,探讨了不同载荷、不同摩擦速度以及载荷(F)和摩擦速度(v)共同作用的Fv因子对SLM-316L细丝摩擦系数和磨损率的影响规律,利用扫描电镜观察细丝磨损表面形貌,利用能谱仪（EDS）检测磨损表面元素种类与原子分数,分析其磨损机制。结果表明:在脂润滑条件下,摩擦系数随着载荷的增大而减小,磨损率随载荷的增大呈先降后升的趋势。摩擦系数和磨损率均随摩擦速度的增大呈先升后降趋势。低载荷下SLM-316L细丝磨损机制主要为磨粒磨损和轻微的氧化磨损,较高载荷下氧化磨损加剧并伴随疲劳磨损。低摩擦速度下SLM-316L细丝磨损机制主要为疲劳磨损和氧化磨损,较高摩擦速度下氧化磨损减弱,以磨粒磨损为主。摩擦系数随Fv值的增大而减小,磨损率随Fv值的增大呈先升后降再升的变化趋势。因此用SLM-316L细丝制备的金属橡胶在脂润滑条件下最佳工作参数:Fv等于0.04 N?m?s?1,即载荷10 N、摩擦速度240 mm?min?1。      

混料时间对含石墨的铜基摩擦材料性能的影响

本文采用粉末冶金方法制备了含石墨的铜基粉末冶金摩擦材料,通过调整加入石墨后的混料时间,采用布氏硬度计、摩擦磨损试验机和扫描电镜等设备研究了混料时间对含石墨的铜基摩擦材料性能的影响。研究结果表明:随着加入石墨后混料时间的增加,烧结后摩擦材料中的石墨颗粒分布更加均匀,铜基体的连续性变差,材料密度和硬度均下降,材料的摩擦因数先增大后减小,磨损量先减小后增大。加入石墨后,混料8 h的烧结体的摩擦磨损性能最佳(较其他试样摩擦因数增加了10%左右,磨损量降低了30%左右)。