含纳米SiO_2液体石蜡润滑下FeS固体润滑复合层的摩擦学性能

采用离子氮碳共渗与离子渗硫复合处理技术在45#钢表面形成FeS固体润滑复合层,在摩擦磨损试验机上考察其在含0.1%(质量分数)纳米SiO2液体石蜡润滑下的摩擦学性能。结果表明:制备的FeS固体润滑复合层表面微纳米量级的硫化物颗粒与微纳孔隙分布均匀,其相组成主要为FeS、FeS2和Fe3N;在0.1%纳米SiO2液体石蜡润滑下,复合层与纳米SiO2添加剂产生协同作用,磨损表面形成了由硫化物、硫酸盐、氮化物等组成的化学反应膜,使FeS固体润滑复合层表面摩擦因数最低,始终保持在0.08左右,体积磨损量最小,比未渗表面(摩擦6min)降低了96%,比渗硫表面和氮碳共渗表面分别降低了89%和22%。     

氮碳共渗-渗硫复合层的摩擦学行为

采用离子氮碳共渗-离子渗硫复合处理技术在CrMoCu合金铸铁表面制备了氮碳共渗-渗硫复合层,并对未渗及复合渗表面在含硫添加剂液体石蜡润滑下的摩擦学行为及其磨损表面形貌和成分进行了测试.结果表明,在含硫添加剂润滑下,复合层与含硫添加剂产生协同作用,生成钼的化合物、磷酸盐和硫化物等化学反应膜使复合渗表面的摩擦系数较未渗表面降低了25%,耐磨性较未渗表面提高了50.1%.     

Ti6Al4V钛合金QPQ盐浴复合处理工艺的优化

通过扫描电镜和X射线衍射仪对QPQ(淬火-抛光-淬火)盐浴复合处理后Ti6Al4V钛合金的显微组织和相组成进行分析,采用正交试验法研究共渗时间、共渗温度、氧化时间和氧化温度等4个参数对钛合金耐磨性的影响,并与盐浴氮碳共渗钛合金试样进行对比。结果表明:QPQ盐浴复合处理后,Ti6Al4V钛合金表面形成的渗层由表面至内部依次为氧化层、化合物层、扩散层;当钛合金在610℃共渗1.5h,400℃氧化40min时,其平均磨损量最小,为1.11mg,比氮碳共渗试样的降低了38.3%;当钛合金在580℃共渗3.5h,400℃氧化40 min时,其平均摩擦因数最小,为0.246 7,比氮碳共渗试样的降低了21.8%;经过优化的QPQ盐浴复合处理后,钛合金的耐磨性得到明显提高。     

离子渗氮／ 渗硫层转动微动摩擦学行为研究

利用渗氮/渗硫复合处理在LZ50钢表面制备离子渗氮/渗硫层,在干态及不同角位移幅值下对渗层及其基体材料进行转动微动磨损试验,利用扫描电子显微镜、能谱仪和2D/3D轮廓仪对磨痕进行微观分析。试验结果表明：渗氮/渗硫层改变了基体材料的微动运行工况图,部分滑移区和滑移区边界向部分滑移区移动,滑移区运行范围增大;在部分滑移区,渗层的摩擦因数明显低于基体材料,其损伤十分轻微;在滑移区,次表层剥落的硬质颗粒使得稳定阶段摩擦因数高于基体材料,磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。     

碳氮共渗对马氏体钢轴承内圈接触疲劳寿命和失效机理的影响

对GCr15马氏体钢轴承内圈分别进行常规热处理和碳氮共渗+深冷+回火处理(简称碳氮共渗处理),通过对比研究了碳氮共渗对试验钢接触疲劳寿命及失效机理的影响。结果表明：碳氮共渗处理内圈试样中的碳化物比起常规热处理内圈试样更加均匀、弥散、细化,表面显微硬度和残余应力均显著提高;碳氮共渗处理内圈试样的额定寿命L₁₀,特征寿命L_63.2和中值寿命L₅₀分别约为常规热处理内圈试样的5.3倍,6.7倍和6.6倍;常规热处理和碳氮共渗处理内圈试样的接触疲劳失效损伤机理均为剥落,碳氮共渗处理后的亚表面裂纹萌生位置更深,亚表面二次裂纹的萌生与主裂纹的扩展得到抑制,抗接触疲劳性能得到提升。     

变质M2高速钢稀土离子硫碳氮共渗研究

对Y-K-Na复合变质的M2高速钢进行离子硫碳氮共渗和稀土离子硫碳氮共渗处理,研究稀土元素对复合变质M2高速钢离子硫碳氮共渗组织和性能的影响。试验结果表明:稀土元素改善变质M2高速钢渗层组织,提高表面硬度,使渗层硬度梯度平缓,可有效地提高其抗摩擦磨损的能力。     

钼铬等离子共渗形成表面低合金高速钢及其性能研究

在Q235钢表面进行等离子铬钼共渗，随后进行渗碳、深冷处理及低温回火处理，对其表面成分、硬度、摩擦因数进行了分析研究。结果表明：Q235钢表面成分接近冶金高速钢。合金层中的碳化物细小、均匀、弥散，没有粗大的共晶莱氏体组织。经深冷处理的试样表面硬度达到1600HV,明显高于未经过深冷处理的合金层表面硬度。经不同深冷处理试样的滑动摩擦因数基本相同，但与未经深冷处理的试样相比，摩擦因数降低大约15％。     

提高刀具使用寿命的方法——低温电解渗硫工艺

低温电解渗硫(简称渗硫)是一种新型的润化处理法,它是在零件表面形成润滑膜,改善零件摩擦条件。它与渗碳、碳氮共渗、氮化、软氮化以及淬火等强化处理相结合,可使零件或刀具的耐磨性、抗咬合性提高几倍乃至几十倍。本文论述了渗硫原理及渗层组织,对渗硫层用于刀具的可行性进行了分析,并着重介绍了渗硫设备、工艺参数、渗硫操作中的几个重要技术关键以及大量生产实例。     

GCr15钢渗硫层的摩擦学性能研究

利用低温离子渗硫技术在GCr15钢球表面形成渗硫层以提高其摩擦学性能。采用四球摩擦试验机,考察渗硫和未渗硫试样在干摩擦及油润滑条件的摩擦学性能。结果表明：在干摩擦和油润滑条件下渗硫试样的摩擦因数均远低于未渗硫试样;在干摩擦条件下,渗硫试样的磨损率相比未渗硫试样大幅下降,这主要归因于渗硫层良好的减摩抗磨作用;在油润滑条件下,因油润滑和渗硫层的固体润滑相互协调作用,渗硫试样的摩擦和磨损性能明显优于未渗硫试样,其磨损表面的痕迹浅而轻,磨损机制为轻微的磨粒磨损。     

离子轰击热处理技术对轴承钢摩擦学性能的影响

为提高轴承钢的摩擦磨损性能,采用离子轰击热处理技术在GCr15轴承钢的表面生成渗硫层、渗氮层和硫氮复合渗层.在球一盘摩擦磨损试验机上对比研究轴承钢原始表面、渗硫表面,渗氮表面与硫氮复合处理表面在油润滑下的摩擦磨损性能.利用显微硬度计分析不同表面的硬度;利用扫描电镜观察不同处理表面和磨损表面的形貌;利用X射线光电子能谱仪分析磨损表面边界润滑膜化合物的价态并研究元素随深度的变化.研究表明,GCr15轴承钢表面通过渗硫、渗氮、硫氮复合处理后在油润滑条件下摩擦磨损性能都可以得到比较明显的提高.轴承钢基体对渗硫层的支持作用有限,影响硫化层作用的发挥.高硬度的渗氮层在较低载荷下可以起到很好的减摩抗磨作用.硫氮复合处理盘由于在较软的共渗层下面存在高硬度的渗氮层,可以对表面的软质层提供更强的支持,在较苛刻的工况下,硫氮复合盘的摩擦学性能显得更加突出.     

几种典型低温化学热处理渗层抗咬合、抗疲劳特性的研究

本项目是针对机械产品零件广泛存在的擦伤、咬合与疲劳而早期失效的问题,选择能显著提高零件抗咬合、抗疲劳性能且能耗低、变形小的低温化学热处理工艺,如气体渗氮、离子渗氮、盐浴硫氮碳共渗、气体氮碳共渗和低温电解渗硫等,综合研究五种工艺的参数与渗层深度、组织结构、硬度与硬度分布、表面应力状态与抗咬合、抗疲劳性能的关系。采用上     

表面纳米化预处理对1Cr18Ni9Ti不锈钢渗硫层摩擦学性能的影响

用超声速微粒轰击表面纳米化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了晶粒尺寸约为30 nm的具有随机取向的等轴状纳米晶表层,后用低温离子渗硫技术在部分纳米化样品和原始样品表面分别制备了硫化物层.在YTи-1000型球盘式摩擦磨损试验机上对比研究了干摩擦条件下纳米化处理前后的1Cr18Ni9Ti不锈钢及两种渗硫试样的摩擦学性能.结果表明,纳米化处理明显提高了1Cr18Ni9Ti钢的摩擦学性能和低温离子渗硫的效果,纳米化表面的摩擦因数由0.65降低到0.45,而纳米化预处理后渗硫层厚度由1 μm增加到3.5μm.分析认为,这些性能的提升主要与纳米晶表面层具有较高的硬度、强度和化学活性有关.原始1Cr18Ni9Ti钢的主要磨损机制为磨料磨损和粘着磨损,而表面纳米化处理后转变为以疲劳磨损为主.     

载流条件下的1Cr18Ni9Ti/浸金属碳摩擦磨损性能研究

在销-盘摩擦磨损试验机上试验了载荷、速度、电流对1Cr18Ni9Ti/浸金属碳对磨时的摩擦因数、磨损量及磨损形貌的影响。试验结果表明,载荷对1Cr18Ni9Ti/浸金属碳摩擦副的摩擦因数和销试样的磨损率有显著影响:载荷越大,摩擦因数越大,磨损率越低;摩擦因数、磨损率与速度的关系受载荷的制约。当低载时,以电流影响为主。销试样的磨损表面出现了粘着磨损,氧化磨损和电弧烧蚀。     

40Cr钢表面低温气体碳、氮、氧多元共渗层的摩擦学性能

利用低温气体多元共渗技术将碳、氮、氧元素同时渗入40Cr钢表面形成改性层。分析了保温时间对渗层厚度的影响,研究了改性层的显微组织、厚度、结构、渗层硬度及干摩擦磨损性能。结果表明：经多元共渗后表面改性层由疏松层、白亮层和过渡层组成;白亮层的硬度最高,达到850HV,多元共渗后40Cr钢表面的耐磨性能显著提高。     

低温电解渗硫与摩擦磨损

低温电解渗硫是近十年来兴起的一项电化学热处理新技术。它能显著地改善零件的粘着抗力,是一项润滑、减摩的崭新工艺,并能与各种强化工艺结合成各种复合热处理。本文就低温电解渗硫的特点、机理、渗层性能、工艺设备、影响因素、摩擦磨损及应用等介绍如下。     

等离子表面钼铬共渗制备强化层的研究

利用辉光离子渗金属技术在Q235钢表面进行钼铬共渗，随后进行渗碳淬火、深冷处理及回火复合处理，对渗层组织、成分、硬度和摩擦磨损性能进行了分析。结果表明：渗层化学成分接近钼系高速钢；渗层中的碳化物细小、均匀、弥散，没有粗大的共晶莱氏体组织；经深冷2h处理试样表面硬度达到1600HV，明显高于未经深冷处理试样的表面硬度；经不同时间深冷处理试样的滑动摩擦因数基本相同，但比未经深冷处理的试样降低约15％，其相对耐磨性分另q是未渗金属试样的2．10倍和3．59倍。     

载流条件下铬青铜/3D碳/碳复合材料摩擦副的摩擦磨损性能

以3D碳/碳复合材料为销试样、铬青铜QCr0.5为盘试样进行了载流条件下的干滑动摩擦磨损试验。通过对有、无电流条件下销试样磨损量大小和摩擦因数影响度的比较,以及对销试样摩擦表面进行的微观形貌分析,结果表明,电流对铬青铜/3D碳/碳复合材料摩擦副的干摩擦行为具有显著的影响,并且由于电场、摩擦热、电弧热的共同作用,在销试样表层发生了磨粒磨损和氧化磨损。     

车轮材料对轮轨系统匹配性能的影响

利用MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机研究4种含碳量不同的车轮材料分别与PD3热轧钢轨进行匹配的磨损与疲劳性能。结果表明：随着车轮材料的含碳量增加,硬度增大、耐磨性增强,导致磨损量降低,轮轨系统的磨损量呈现先减小后增大的趋势;车轮试样的塑性变形层厚度随含碳量的增加而减小,抗疲劳性能加强;车轮试样表面由严重剥落损伤向轻微剥落转变,伴随有一定的黏着磨损;钢轨试样表面以剥落磨损为主。     

纯碳、浸金属碳与接触线载流摩擦磨损性能对比研究

在销-盘摩擦磨损试验机上研究了纯碳/不锈钢和浸金属碳/不锈钢的载流摩擦磨损行为.结果表明,两种摩擦副的摩擦因数、磨损率都随着速度或电流的增加而增大,但纯碳/不锈钢摩擦副材料具有更高的摩擦因数和磨损量.试验过程中,两种摩擦副都出现火花放电和电弧放电,且纯碳/不锈钢摩擦副放电强度更高.用扫描电镜(SEM)观察两种销试样表面磨损形貌可知,纯碳/不锈钢摩擦副以电弧烧蚀和氧化磨损为主,伴随轻微的磨粒磨损;浸金属碳/不锈钢摩擦副以磨粒磨损、黏着磨损为主,伴随着电弧烧蚀和氧化磨损.比较销试样磨损前后EDX图谱可得,纯碳摩擦副材料几乎无元素转移,而浸金属碳摩擦副材料表面有明显的材料转移.     

矿用钛合金钻杆表面复合强化与摩擦性能研究*

为提高矿用钛合金钻杆的耐磨性能,以低成本粉末冶金Ti-Al-Fe-Mo合金为研究对象,采用表面机械碾磨与固相渗碳相结合的创新方式对其表面进行复合强化处理,研究不同表面碾磨道次加渗碳处理的钛合金表面的微观组织及其显微硬度。以氮化硅球为摩擦对偶,对表面复合强化钛合金样品进行往复式滑动摩擦试验,研究钛合金表面强化层对其磨损量、摩擦因数、表面磨痕微观组织的影响规律。结果表明：表面机械碾磨方法可以在粉末钛合金表面形成梯度纳米晶结构;钛合金经过表面机械碾磨处理后可显著提高表面渗碳的深度和均匀度;经表面机械碾磨与固相渗碳复合强化处理的钛合金,其磨损量相比于单一表面渗碳的钛合金降低了近58%。表面复合强化的钛合金摩擦磨损机制以疲劳磨损、黏着磨损、氧化磨损和少量的磨粒磨损为主。