V含量对TaVN薄膜微观结构与摩擦学性能的影响*

为探讨V元素改善TaN薄膜摩擦学性能的机制,利用磁控溅射仪在304不锈钢基体上和单晶Si片制备不同V含量的 TaVN薄膜。使用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、表面综合性能测试仪表征和分析薄膜的结构及性能。结果表明：TaVN 薄膜为面心立方结构,不同V含量的TaVN薄膜均在（111）晶面呈现择优取向;随着V含量的增加,TaVN 薄膜（111）晶面出现向大角度偏移的现象;不同V含量的TaVN 薄膜在扫描电子显微镜下的表面光滑平整无孔隙,膜层与基体间界面清晰,截面呈明显的柱状晶结构;随着V含量的增加,TaVN 薄膜硬度先升高后降低,当TaV靶材中V原子分数为15%时,硬度最高;随着V含量的增加,摩擦因数降低,其原因是在摩擦的过程中,薄膜中的V元素氧化形成具有自润滑效果的Magnéli 相氧化物V2O5;随着V含量的增加,TaVN 薄膜磨损机制由磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损。     

高硫合金钢/N80钢在水介质中的摩擦性能学研究

利用MG-200型摩擦磨损试验机研究了高硫合金钢(HS钢)和N80钢的摩擦学性能,用XJP-3A光学显微镜分析了其显微组织及试样磨损后表面形貌,用HV-1000A型显微维氏硬度计分析了其磨损前后的表面硬度.结果表明,HS钢的平均摩擦因数较低,摩擦因数随着时间呈波动特性,并逐渐趋于稳定;HS钢中硫化物致密均匀地呈球状、棒状及网络状向基体延伸,基体为细层片状珠光体加少量马氏体;HS钢表现为微磨粒磨损及轻微的黏着磨损,N80钢呈现机械抛光磨损特征,且两摩擦面上均有黑色物质附着;HS钢在磨损过程中发生轻微的表面加工硬化.     

模具钢表面多弧离子镀CrAlN涂层的制备及其摩擦性能研究

为了改善模具钢表面质量,采用多弧离子镀技术在H13模具钢表面沉积CrAlN薄膜,探讨H13钢基体表面渗氮处理后对薄膜表面形貌、硬度、结合力、抗氧化性和摩擦磨损性能的影响。结果表明：基体表面渗氮处理前后制备的CrAlN涂层表面均匀致密,都有少量的大颗粒,涂层表面均呈CrN（200）面择优取向,而渗氮后制备的涂层CrN（200）面择优取向更强;基体H13钢经过表面渗氮后,硬度显著提高,对制备的涂层具有支撑作用,降低了裂纹产生倾向,提高了涂层产生裂纹的临界载荷,提高了涂层的膜基结合力;相较于基体表面未渗氮处理制备的CrAlN涂层,基体表面渗氮后制备的CrAlN涂层具有更高的硬度和结合力,更为优异的摩擦磨损性能,且抗高温氧化性能显著增强。     

Ni和Fe对Cu-Sn-P系粉末冶金轴承材料性能的影响

在Cu-Sn-P系基体中添加不同量的合金元素N i和Fe,采用粉末冶金方法制备烧结轴承材料,通过对比研究了N i和Fe对其性能的影响规律。结果表明,N i和Fe元素都可以提高材料的表观硬度和压溃强度,改善材料的摩擦磨损性能,但N i元素对压溃强度的提高更为显著。Cu-Sn-P基体中添加N i和Fe含量不宜过高,分别以2%和4%为宜。     

沉积气压对氮化钒(VN)涂层微结构及其性能的影响*

为研究沉积气压对VN涂层力学性能和摩擦性能的影响,采用离子镀制备VN涂层,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等设备检测VN涂层的物相结构、表面形貌,采用划痕仪测试基体与涂层的膜基结合力,采用摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦因数。结果表明:随着沉积氮气气压的升高,VN衍射峰强度逐渐增强,具有(200)晶面择优取向,表面平整度高;随着沉积氮气气压变化,涂层显微硬度和膜基结合力呈抛物线变化趋势,在氮气气压为1.0 Pa时,涂层硬度最高为HV2284,结合力最大为45 N,并具有稳定的摩擦因数,平均摩擦因数为0.85。通过调控沉积气压,多弧离子镀技术可以制备出性能更优越的VN涂层。     

钨掺杂量对剪羊毛机刀片表面非晶碳基薄膜性能的影响

为了解决国产电动羊毛剪刀的刀片基体寿命不足及其表面制备DLC薄膜质量可靠性差等问题,采用非平衡磁控溅射技术在剪羊毛机刀片常用材料GCr15轴承钢表面制备不同钨含量的非晶碳基薄膜。采用纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和三维形貌仪对不同钨含量的非晶碳基薄膜的硬度、弹性模量、膜基结合力和摩擦磨损性能进行表征。结果表明,当薄膜中钨含量为9.4%~23.56%时,薄膜的硬度、弹性模量、平均摩擦因数和磨损量都增大。4种钨含量碳基薄膜的膜基结合力都60N,其中钨含量为21.06%的碳基薄膜的膜基结合力最高,达到74.5N。在整个摩擦过程中,钨含量为12.63%薄膜的摩擦因数最稳定。当钨含量为21.06%和23.56%时,薄膜磨痕形貌呈现典型的磨粒不均匀研磨的形貌特点。     

掺杂钨类金刚石膜的显微结构与性能

利用非平衡磁控溅射与离子源复合沉积技术,以高纯甲烷和氮气作反应气体,钨为溅射靶,在40Cr、Si(100)基片和不锈钢基体上分别制备了厚度约为2μm的掺杂钨类金刚石膜,并在类金刚石膜与基体间沉积了过渡层;应用X射线衍射、拉曼光谱、俄歇电子能谱等手段分析了掺杂钨类金刚石膜的显微结构和表面成分;应用球盘摩擦磨损试验机以及纳米硬度计等测试了膜的硬度、摩擦性能及结合强度。结果表明:所制备的膜表面均匀、致密、光滑,具有典型的类金刚石结构特征;掺杂的钨弥散分布在无定型的碳中,一部分形成W2C微晶相;当膜中钨原子分数约为20%时,膜的硬度最高,摩擦因数也相对较小,膜基结合力在70 N以上。     

石墨填充聚醚酰亚胺摩擦学性能分析

在M-200摩擦试验机上进行不同含量石墨填充PEI基复合材料的摩擦磨损试验,利用扫描电子显微镜分析了断口和磨损表面的显微结构,并分析了磨损机制。考察了表面硬度随含量填充量的变化规律。试验结果表明:石墨在复合材料基体中呈片状结构,磨损过程中易形成转移膜,从而改善了摩擦磨损情况,其中填充质量分数10%石墨的PEI基复合材料摩擦因数最低,填充30%石墨的复合材料磨损率最低,材料表面硬度随着填充石墨含量的增加而降低,石墨填充量在5%～30%之间表面硬度下降平缓,当填充量超过30%时,材料表面硬度下降剧烈。     

乏油环境下氧化铝填充氟橡胶的高温摩擦性能研究

为了探究高温乏油环境下氟橡胶（FKM）摩擦性能的变化规律并改善其摩擦性能，在FKM中加入氧化铝（Al₂O₃）,通过机械共混法制备得到FKM/Al₂O₃复合材料，在常温和200℃高温乏油环境下对比分析FKM/Al₂O₃复合材料与FKM材料在不同载荷下的摩擦学性能。结果表明：高载荷和高温使得FKM的摩擦因数、粗糙度和磨痕深度增大，因而乏油环境下FKM的摩擦性能大幅下降；Al₂O₃粒子的加入提高了FKM在常温和高温下的基体硬度，使得FKM/Al₂O₃复合材料在相同条件下相比FKM的摩擦因数、粗糙度和磨痕深度均有减小；Al₂O₃作为补强材料提高了FKM基体在高温乏油环境下的摩擦性能，复合材料表面分层剥离现象明显减少。复合材料表面元素分析结果表明，Al₂O₃粒子在FKM表面形成了固体润滑膜，改...     

β-环糊精与亚磷酸二正丁酯包合物的制备和摩擦学性能

采用干混研磨法制备β-环糊精（β-CD）与亚磷酸二正丁酯（T304）的包合物。采用四球法研究不同含量的包合物在聚乙二醇-600（PEG-600）溶液中的摩擦学性能。摩擦磨损实验结果表明,在不同载荷下,包合物的抗磨减摩性能都优于β-CD,这是因为在摩擦过程中,包合物分解成各种分子片段,释放T304分子;包合物质量分数为0.9%时,摩擦系统的摩擦因数最小。磨损表面的X射线光电子能谱（XPS）分析表明,被释放的T304形成的亚磷酸盐和亚磷酸酯膜起主要作用,β-CD的分解片段形成的羟基吸附膜和碳沉积膜在亚磷酸盐和亚磷酸酯膜上具有更好的抗磨作用;不同润滑膜的相互作用最终形成了混合边界润滑膜。     

Ni-P-MoS2自润滑复合镀层的研究

在钢铁材料的基体上沉积了N i-P-MoS2复合镀层,借助于SEM、XRD、热分析仪、显微硬度计、磨损试验机等设备对镀层的表面形貌、成分、结构、硬度以及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:MoS2粒子的加入不影响基质金属N i-P合金的结构和晶化转变,N i-P-MoS2复合镀层无论在干摩擦状态还是油摩擦状态均具有较N i-P镀层低的摩擦因数,但是2种状态下磨损失重都很大,因而它是一种具有优异减摩性能的复合镀层。     

PIII方法制备的TiN膜的性能

用一种新型的等离子体浸没式离子注入技术(PIII),在Cr12MoV钢基体上制备了TiN膜,经XPS分析发现,膜中的组织为TiN、TiO2和Ti2O3。对有与无TiN膜的Cr12MoV钢试样进行对比,测定了维氏硬度,耐磨性以及磨痕。结果表明:TiN膜具有高的硬度和优良的抗摩擦性能。     

辉光合成TiN/TiB2复合渗镀层摩擦性能的研究

利用等离子尖端放电、空心阴极效应和反应气相沉积技术，在碳钢表面形成具有扩散层和沉积层的TiN渗镀层，然后在此渗镀层表面沉积（PVD法）TiB2薄膜，形成TiN／TiB2复合渗镀层。并且将其与在碳钢基体表面直接沉积（PVD法）TiB2薄膜进行表面形貌、硬度、摩擦磨损性能对比。结果表明：TiN／TiB2复合渗镀层厚度可达十几微米，成分和硬度呈梯度分布，与基体是冶金结合，结合力好，无剥落现象。表面是均匀、致密、细小的胞状组织。表面平均硬度HV 2600，平均摩擦因数小，耐磨性好。     

树脂粘结剂含量对刹车材料性能的影响

采用热压烧结技术制备了不同含量腰果壳油(CNSL)改性酚醛树脂基刹车片,研究树脂含量对刹车片力学性能和制动性能的影响,采用扫描电镜JSM-IT300对试样磨损表面进行分析。结果表明:腰果壳油改性树脂基刹车片的密度随着树脂含量的增加略微减少,硬度随着树脂含量的增加明显增大;摩擦系数随着制动压力与速度的增加先增加后减少,树脂含量在(26~28)%时,刹车片在不同制动工况下,摩擦性能较为稳定;低树脂含量试样(Ⅰ、Ⅱ)磨损机理为磨粒磨损,磨损较大;高树脂含量试样(Ⅲ、Ⅳ)摩擦表面形成较好的摩擦膜,摩擦稳定且磨损较小;制动压力与速度的增加有助于摩擦膜的形成。     

PⅢ方法制备的TiN膜的性能

用一种新型的等离子体浸没式离子注入技术(PⅢ)，在Cr12MoV钢基体上制备了TiN膜，经XPS分析发现，膜中的组织为TiN、TiO2和Ti2O3。对有与无TiN膜的Cr12MoV钢试样进行对比，测定了维氏硬度，耐磨性以及磨痕。结果表明：TiN膜具有高的硬度和优良的抗摩擦性能。     

偏压对掺钨含氢类金刚石碳膜摩擦学性能的影响

利用非平衡磁控溅射技术在单晶硅片及9Cr18基体表面制备不同偏压下的掺钨含氢类金刚石碳膜。采用Ra-man光谱分析薄膜结构,采用纳米硬度测试仪和纳米划痕仪研究薄膜的纳米硬度、弹性模量和膜基附着力,在球-盘摩擦试验机上测试薄膜在大气环境中的摩擦学性能,研究薄膜的摩擦学性能与偏压的关系。结果表明:制备的薄膜样品均具有典型的类金刚石碳膜结构;基体偏压强烈影响薄膜的力学和摩擦学性能,薄膜硬度和弹性模量在0～150 V范围内随着偏压增加而增大,薄膜的摩擦因数在偏压为100 V时最小,在此参数下的耐磨寿命也最长。     

镀锡扩散层的减摩性

镀锡扩散是将钢件镀锡后进行扩散退火。在扩散处理过程中,镀层中的Sn与基体中的Fe等元素原子相互扩散,形成一层与基体牢固结合的相当于多层金属材料的减摩耐磨层。实验证明,此工艺处理的试样其表面硬度,摩擦偶件的摩擦磨损等性能都得到大幅度提高。通过对45、60、40Cr钢和PCuCrMo铸铁等的镀锡扩散实验来研究扩散层的组织性能,以及减摩耐磨层的形成过程,提出减摩耐磨层的模型,并对其减摩耐磨特性从机理上进行了探讨。     

纳米晶(Mo_(1-x)Cr_x)Si_2涂层的组织和摩擦磨损性能

采用双阴极等离子溅射技术在TC4合金表面成功制备了四种不同铬含量的纳米晶(Mo1-xCrx)Si2(x=0,0.09,0.18,0.27)涂层,研究了涂层的组织、与基体的结合力以及摩擦磨损性能。结果表明:(Mo1-xCrx)Si2涂层的组织均匀、致密,与基体结合紧密;随着铬含量增加,纳米晶涂层的硬度、弹性模量均增加,摩擦因数和磨损率均降低。     

溅射工艺参数对TiAIN薄膜力学性能及结构成分的影响

采用反应磁控溅射法和钛-铝镶嵌靶制备TiAIN薄膜；运用纳米压入硬度测试仪、划痕仪和能谱仪、X射线衍射仪等对薄膜进行表征；研究了制备工艺参数对薄膜力学性能、薄膜成分及组织结构的影响。结果表明：随着氮气分压增大，薄膜厚度降低，薄膜（111）取向减弱，（220）和（311）取向增强，薄膜中的氮原子含量逐渐增多，而钛、铝原子含量逐渐减少；随着基体偏压增大，薄膜纳米硬度和膜／基界面临界载荷均逐渐增大，纳米硬度最高可达48．73GPa，膜／基界面临界载荷最高可达40N。     

不同刹车压力下C/C复合材料的摩擦性能与摩擦面研究

采用MM-1000型摩擦磨损试验机对以光滑层、粗糙层为基体炭的2种C/C复合材料在不同刹车压力下的摩擦磨损性能进行了测试。借助微区拉曼光谱和扫描电镜对其摩擦表面的石墨化度与形貌进行了分析。结果表明：以粗糙层为基体炭的C/C复合材料比以光滑层为基体炭的C/C复合材料有更优异的摩擦压力或温度特性。微区拉曼光谱检测证实在摩擦面上粗糙层基体炭相对光滑层基体炭更易变形,所以以粗糙层为基体炭的C/C复合材料的摩擦面在刹车压力达到0.59 MPa时便能形成较厚的摩擦膜,故其摩擦因数能在较高刹车压力下（1.05-1.82 MPa）保持较高的稳定值（0.31）,且磨损适当;而光滑层基体炭C/C复合材料需在刹车压力超过0.82 MPa时摩擦面才能形成较薄的摩擦膜,并且由于其导热系数低,高压刹车时摩擦表面氧化严重,所以高压刹车时其摩擦因数衰减大,线性磨损率大,尤其是质量损失急剧升高。