纳米SiO2颗粒镍基复合刷镀层组织与磨损特性

应用电刷镀技术制备含有纳米SiO2的镍基复合镀层,测试了该镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,分析了纳米陶瓷颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响,研究了复合镀层表面形貌、陶瓷颗粒分布的特点．试验结果表明,纳米陶瓷颗粒复合镀层比快镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性．     

镍基纳米碳管复合镀层的摩擦磨损性能

利用化学镀方法制备镍基纳米碳管复合镀层,用扫描电镜分析了镀层的表面形貌,并用销-盘式磨损试验机研究了复合镀层在干摩擦条件下的摩擦磨损行为.结果表明:纳米碳管均匀地嵌入在镍基体中,镍基纳米碳管复合镀层具有优良的耐磨性能;由于纳米碳管的自润滑作用,复合镀层的摩擦系数随着纳米碳管体积分数的增加而逐渐降低.     

镍基纳米碳管/二氧化钛复合镀层的制备及性能

为了改善金属基材的表面性能,以钛铁矿为原料,利用微波等离子体化学气相沉积法制备了纳米碳管/二氧化钛复合粉体.采用复合电泳电沉积法在不锈钢基体表面制备了镍基纳米碳管/二氧化钛复合镀层;利用扫描电镜、X射线衍射仪、数显维氏硬度计和电化学测试等手段研究了纳米碳管/二氧化钛复合粉体对复合镀层结构和性能的影响.结果表明纳米碳管/二氧化钛复合粉体的加入有效地减小了复合镀层中镍的晶粒尺寸,促进了金属镍沿(111)晶面择优取向生长,改变了镍的电沉积层结构,提高了镀层的硬度,改善了镀层的耐腐蚀性能;在复合粉体的作用下,复合镀层的硬度与纯镍镀层相比提高了110%,腐蚀电位正移了23mV,腐蚀电流密度减少了0.991微安/平方厘米.     

电沉积nano-Al_2O_3/Ni+Co梯度复合镀层

采用电沉积方法以灰铸铁为基体制备了金属与纳米陶瓷复合镀层,基质金属为镍钴,第二相纳米陶瓷颗粒选用Al2O3。通过表面形态观察可知,由于纳米颗粒的高活性表面为沉积过程提供了大量的核心,使得复合镀层较金属镍钴镀层组织致密,晶粒细小。线扫描成分分析表明:镀层中纳米颗粒含量呈梯度分布。对其显微硬度进行测量,结果显示:复合镀层显微硬度由表层到里层呈梯度分布。耐磨性试验表明:复合镀层中Al2O3纳米颗粒产生的弥散强化效应和晶粒细化效应使复合镀层耐磨性显著优于纯镍钴镀层。对复合镀层和纯镍钴镀层磨损形貌的观察分析表明:复合镀层磨损表面出现沿摩擦副运动方向的犁沟,而纯镍钴镀层磨损表面呈现大片剥落,磨损机制为黏着磨损。     

Ni-SiO2复合镀层组织和性能的研究

应用电刷镀技术在45钢表面制备含有微米SiO2的镍基复合镀层,研究了复合镀层表面形貌,测试了镀层的显微硬度和摩擦磨损性能,分析了微米陶瓷颗粒沉积量对镀层摩擦磨损性能的影响.实验结果表明,微米陶瓷颗粒复合镀层较快速镍镀层具有更高的显微硬度和良好的耐磨性.     

分散方式对Ni-Si_3N_4纳米复合电镀层显微组织和性能的影响

采用超声波分散加机械搅拌技术在纯铜板上制备了含有纳米Si3N4颗粒的镍基纳米复合镀层,研究了分散方式对复合镀层中纳米颗粒含量、复合镀层组织结构、显微硬度和磨损性能的影响。利用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射仪(XRD)分析了镀层表面的显微组织及相结构,通过磨损实验机检测了复合镀层的耐磨性能。结果表明,采用超声波分散技术可获得组织细密、高显微硬度的纳米复合镀层,其显微硬度最高可达996 HV,耐磨性能较未经超声波分散处理的镀层有显著提高。     

柔性与形态耦合仿生抗冲蚀三维数值模拟

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,分别对4种具有不同表面形态(光滑、凹坑形、柔性与光滑耦合、柔性与凹坑耦合)的试件的耐冲蚀性能进行了三维数值模拟,计算出冲蚀磨损过程中等效应力的变化情况,并与试验结果进行了对比.结果表明,数值模拟的试件耐冲蚀顺序依次为:柔形与凹坑耦合>柔形与光滑耦合>凹坑形态>光滑形态,该结果与...     

基于沙漠蜥蜴体表仿生凹坑形态的抗冲蚀磨损机理分析

根据生物进化的科学理论和逻辑,分析了沙漠蜥蜴抗风沙冲蚀磨损的进化策略选择,并提出了风是风沙冲蚀磨损的主要因素和研究风沙冲蚀的主要矛盾点.在仿沙漠蜥蜴体表形态提取的典型凹坑形态的基础上,采用数值模拟和理论分析相结合的方法,分析了具有凹坑形态表面的空气流场形式,解释了仿生凹坑形态抗冲蚀磨损的机理,补充了沙漠蜥蜴抗风沙冲蚀的进化策略,为工程仿生设计提供了理论参考.     

碳纳米管复合镀层的界面结合

在锡铅合金基体上制备了碳纳米管镍基复合镀层,并利用水浴加热熔化基体的方法,成功制备出碳纳米管镍基复合镀层结合界面试样.采用场发射扫描电镜分析了复合镀层的表面和初始界面上的碳纳米管存在形式和分布.结果表明:碳纳米管可以部分直接沉积在初始界面,部分碳纳米管嵌入镍基镀层中.碳纳米管的有效嵌入镍基镀层有利于增强复合镀层的界面结合.     

高速铣削加工仿生表面的磨损特性分析

自然界中一些生物体由于其体表独特的微观结构可以使其在土壤中穿梭自如,这种微观结构使生物体表面有着耐磨、减阻的特性。为探究仿生表面的磨损性能,以蜣螂体表结构为仿生原型,通过高速铣削淬硬钢实验,结合已加工表面与仿生原型表面结构几何参数的对比,获得高速铣削仿生表面,并通过摩擦磨损实验分析其磨损特性。对磨损程度指标结果对比后发现:符合蜣螂体表结构几何参数的四边形凹坑形貌的耐磨性优于其他凹坑表面形貌,其中四边形凹坑形貌长宽比近似为2时,也就是行距与每齿进给量比值为2时,其耐磨性最好。     

玻璃微珠改性PTFE的制备及性能研究

研究了玻璃微珠改性PTFE复合材料的布氏硬度、压缩强度、冲击强度及摩擦、磨损性能，并借助SEM探讨了冲击断面和磨损表面的微观形态结构，对各影响因素进行了机理分析。结果表明：加入适量的玻璃微珠可以提高复合材料的硬度及抗压强度及耐磨性能；但由于存在相界面缺陷，复合材料的冲击强度降低；随着玻璃微珠质量含量的增加，磨损机理发生变化：由粘着磨损逐渐转变为磨粒磨损，摩擦系数有所增大。     

激光制备仿生耦合制动毂的摩擦磨损性能

为提高汽车用灰铸铁制动毂的耐磨性和使用寿命,运用仿生耦合原理,采用激光雕刻技术在灰铸铁表面加工出点状、条纹状和网格状的非光滑单元体。研究了单元体的显微组织,不同激光加工能量、不同单元体形态的仿生非光滑试样的摩擦磨损性能,以及仿生耦合制动毂在实际工况条件下的使用情况。试验结果表明:仿生耦合制动毂具有优良的耐磨性和较高的摩擦系数,在实际工况下比普通制动毂寿命提高50%以上。     

聚四氟乙烯填充PA1010的摩擦磨损性能研究

以注塑成型法制备了聚四氟乙烯(PTFE)填充PA1010复合材料,利用M-2000磨损试验机测试了该复合材料与GCr15轴承钢对摩时的摩擦磨损性能,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样磨损表面形貌.结果表明:PTFE填充PA1010可显著改善尼龙复合材料的摩擦磨损性能.w(PTFE)为25%时,复合材料的摩擦学综合性能最佳.复合材料的摩擦系数和磨损体积随施加载荷、滑动速度的增加分别呈现降低和增加的趋势.在200 N载荷下,复合材料磨损主要为磨粒磨损;在400 N载荷下,磨损表现为黏着磨损和磨粒磨损共同作用.在滑动速度为0.21 m/s时,材料摩擦表面因挤压发生塑性流变,其磨损机理为磨粒磨损;在滑动速度为0.84 m/s,复合材料因热疲劳和应力疲劳发生剥层,磨损机理转变为疲劳剥层磨损.     

球墨铸铁复合仿生耦合单元体结构参数变化对摩擦应力的影响模拟研究

应用仿生耦合原理,提取典型单元体,设计仿生单元体结构,从而获得耐磨性能更好的球墨铸铁耐磨表面,通过模拟发现仿生耦合表面出现了单元体处应力集中,基体应力降低的现象.通过复合典型仿生结构,并改变结构参数可改变摩擦面的应力大小及分布状况.利用软件进行模拟研究,并得出如下结论:对于直线+渐开线形复合仿生单元体来说,当只改变直线...     

模拟活塞缸套摩擦副的仿生非光滑表面的摩擦学研究

根据仿生学原理,利用铝合金活塞和铸铁汽缸套的材料设计了普通结构和几种仿生结构的摩擦副,并在摩擦磨损试验机上进行了对比试验。结果表明,在干摩擦时,非光滑结构与普通结构的摩擦副的摩擦性能差异不大。在沾油润滑条件下,仿生非光滑结构的摩擦副的抗黏着磨损性能明显优于普通结构。其原因是在有润滑条件时,仿生非光滑结构具有较强的贮存润滑油及形成油膜的能力。     

Erosion wear experiments and simulation analysis on bionic anti-erosion sample

The dorsal surface of a desert lizard has excellent particle erosion resistance.In this paper,a bio-inspired sample was designed and fabricated based on the biological characteristics of the dorsal skin of the desert lizard(Laudakin stoliczkana).The bionic sample consists of two materials with different characteristics,which form a two-layer composite structure.The particle erosion property and erosion wear mechanism of the bionic sample was studied by means of sandblast experiment and numerical simulation,respectively.The experimental results show that,in the stage with steady abrasion rate,the weight loss per unit time of the bionic sample is about 10%lesser than the control sample.The numerical simulation indicated that the two-layer structure of the bionic sample can efficiently absorb the normal stress,and dissipate the stress in the horizontal direction.Thus,the stress concentration on the sample surface is suppressed.The two-layer structure is contributed to the decentralizing of the stress distribution,and thus the occurrence probability of erosion damage can be decreased.     

玻璃粉/尼龙1010复合材料摩擦学性能研究

将玻璃粉碎成微米级颗粒，作为增强材料，用硅烷偶联剂KH-550对玻璃粉进行表面处理，充填尼龙1010．制备了玻璃粉／尼龙1010复合材料，在环一块磨损试验机上研究了复合材料的摩擦学性能，使用邵氏硬度计测量了复合材料的硬度．借助SEM进行摩擦表面分析．试验结果表明：玻璃粉充填尼龙1010能降低复合材料的摩擦系数，础（玻璃粉）为25％时摩擦系数最小；w（玻璃粉）为20％时，磨损率仅为尼龙的18％．玻璃粉在一定含量的范围内能提高复合材料硬度．     

Tribological properties and failure analysis of PTFE composites used for seals in the transmission unit

The sealing rings are one of the most important components as the sealing devices in the wet clutch unit of a heavy vehicle. The sealing ring, made from PTFE composites, was subjected to serious wear on the sealing surface, but the mating metal surface only had slight abrasion. A specialized test rig was designed for wear research and failure analysis of the sealing ring. The composition analyses of the ring material, working conditions and wear surface characteristics by visual inspection and tribological properties as well as microscopic analysis with scanning electron microscope was performed to determine the wear mechanism and failure causes. Results revealed that the wear of PTFE composites was characterized by abrasion and adhesion after a certain duration testing, and the wear mechanism changed to thermal fatigue and abrasive wear in the stage of intense wear. The thermal deformation and fatigue were primarily responsible for the rapid wear of the PTFE composites for the sealing rings.     

仿生耦合功能表面应力-应变本构关系

采用试验优化设计方法对相同试验条件下凹坑形仿生光滑试样以及具有仿生耦合表面的非光滑试样进行了干摩擦磨损试验对比研究。在相同试验条件下,凹坑形仿生非光滑试样磨损率小于光滑试样,即前者耐磨性较高。在此基础上,作者进行了受压状态下试样表面应力的试验测试和ANSYS有限元计算分析,探讨了非光滑凹坑对试样表面应力-应变分布的影响。结果表明:在受力状态下,仿生非光滑凹坑改善了试样表面的应力分布,使非光滑试样表面凹坑间的区域局部应力明显小于光滑试样表面的应力,即产生了局部低应力区。本文初步提出了非光滑结构的力矩效应和应力缓释效应。     

Wear performance of Ni/ZrO<Subscript>2</Subscript> infiltrated composite layer

The Ni/ZrO2 was used as raw materials to fabricate the surface infiltrated composite layer with 1-4 mm thickness on cast steel substrate through vacuum infiltrated casting technology. The microstructure indicated that the infiltrated composite layer included surface composite layer and transition layer. Wear property was investigated under room temperature and 450 ℃. The results indicated that the abrasion volume of substrate was 8 times that of the infiltrated composite layer at room temperature. The friction coefficient of infiltrated composite layer decreased with the increasing load. The wear resistance of infiltrated composite layer with different ZrO2 contents had been improved obviously under high temperature. The friction coefficient of infiltrated composite layer was decreased comparing with that at room temperature. The oxidation, abrasive and fatigue abrasion was the main wear mechanism at room temperature. Oxidation abrasion, fatigue wear and adhesive wear dominated the wearing process under elevated temperature.