单相硼化物的制备及摩擦磨损性能研究

为了深入研究渗硼层中硼化物的性能,采用真空感应熔炼法制备单相硼化物材料。观察分析制备的硼化物微观组织,测试其力学性能。采用MMU-5G型销-盘式摩擦磨损试验机,在干摩擦条件下,研究了不同载荷下单相硼化物的摩擦学性能,观察其磨损表面形貌特征,探讨其磨损方式。结果表明：制备的硼化物为单一相,试样纯度高,试样的平均显微硬度为HV2065,平均断裂韧性值为1.68 MPa·m1/2;硼化物的断口处没有宏观的塑性变形,断口齐平光亮,表现为脆性断裂特征;干摩擦条件下随着载荷从10 N增加到30 N,硼化物的摩擦因数先降低后增加,20 N载荷时达到最小值,而其磨损量随着载荷的增加不断上升;随着载荷从10 N增加到30 N,磨损表面的粗糙度先逐渐上升后急剧上升; 10~20 N载荷下,硼化物的磨损以磨粒磨损为主,而25~30 N载荷下,硼化物的主要磨损方式从磨粒磨损转变为脆性破损。     

Zr基大块非晶合金在过冷液相区超塑性成形的摩擦行为及机理研究

采用双杯挤压方法研究了成形温度、应变速率等工艺参数对Zr55Al10Ni5Cu30块体非晶合金在过冷液相区塑性成形时模具和零件之间的摩擦行为的影响。采用有限元模拟方法获得大块非晶合金双杯挤压的摩擦因数标定曲线,有限元模拟中非晶合金的变形采用Kawamura的本构模型,将高温压缩实验的数据拟合,获得本构模型中的参数,结果表明非晶合金在过冷液相区内变形的摩擦因数在0.2~0.7之间。当应变速率较低时,随着温度的升高,摩擦因数总体上降低;而当应变速率较高时,随着温度的升高,摩擦因数先略有上升,然后急剧下降。当温度较低时,随着应变速率增大,摩擦因数显著增大,而在高温时,随着应变速率增大,摩擦因数略微有所减小。按照现代摩擦理论对非晶合金在过冷液相区内成形的摩擦机理进行了分析,认为黏着是摩擦的主导因素。     

铜锡铅锌合金的摩擦磨损性能

利用MMU-200型摩擦磨损试验机研究了铜锡铅锌合金与GCr15钢对磨时的摩擦磨损特性,利用扫描电子显微镜对合金的磨损表面形貌进行了观察。结果表明:铜锡铅锌合金的磨损率随载荷和摩擦速度的增加而增大;其摩擦因数随摩擦速度的增加而减小,随载荷的增加先增大后减小;其磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损;合金中的铅相起到了润滑作用,有利于提高合金的耐磨性能。     

Ni-Fe-W合金镀层的结构形貌及摩擦学性能研究

利用脉冲电沉积的方法制备了Ni-Fe-W合金镀层,讨论了镀液中W的含量对Ni-Fe-W合金镀层组织结构的影响,以及镀液成分对镀层硬度及厚度的影响。分析了Ni-Fe-W合金镀层在干摩擦条件下摩擦因数随载荷以及速度的变化情况,并与Ni-W合金镀层以及硬铬镀层进行了比较,探讨了干摩擦条件下Ni-Fe-W合金镀层的摩擦磨损机制。在高速轻载时,Ni-Fe-W合金镀层在摩擦过程中会生成有弥散强化作用的中间硬质相和起固体润滑作用的氧化物,使其磨损表现为轻微的磨粒磨损。     

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。     

硅酸铝／ZL101复合材料的摩擦性能

利用液诚浸渗法制备了硅酸铝短纤维／ＺＬ１０１复合材料,并对其显微组织、摩擦性能及摩擦机制进行了分析。结果表明,硅酸铝短纤维／ＺＬ１０１复合材料的耐磨性远高于ＺＬ１０１合金,且其摩擦系统明显低于ＺＬ１０１合金,热处理对得合材料及ＺＬ１０１合金的摩擦系数及其耐磨性均有影响,ＭＭＣ的摩擦磨损机理以氧化－磨粒磨损为主,其摩擦力主要由基体与对磨环的粘着生产。     

Cu50Ni50过冷熔体在玻璃涂层壳型中的凝固组织

用熔模铸造工艺和溶胶－凝胶方法在壳型内表面制备成分９８．５６％ ＳｉＯ２－１．４４％ Ｂ２Ｏ３（ｍｏｌ％）玻璃涂层,ＸＲＤ分析结果表明,该涂层经过（１１７３±５） Ｋ保温３０ｍｉｎ后,再经过（１７７３±５） Ｋ保温６０ｍｉｎ处理无析晶。过冷Ｃｕ_５０Ｎｉ_５０合金熔体在该涂层壳型中遗传的最大过冷度为２３６Ｋ。金相和ＥＤＳ分析表明,凝固组织可以通过两个临界过冷度分为三类：△Ｔ＜７１Ｋ,凝固组织由普通技晶渐变为第一类粒状晶;７１Ｋ＜△Ｔ＜１９２Ｋ为深过冷技晶;△Ｔ＞１９２Ｋ时为通过再结晶后形成的第二类粒状晶。利用ＢＣＴ模型计算结果可以很好地解释三类凝固组织。     

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。     

脉冲电沉积制备纳米晶钴-镍合金薄膜的摩擦学性能

采用直流电、单脉冲和双脉冲制备纳米晶钴-镍(Co-Ni)合金薄膜。用原子力显微镜(AFM)和表面轮廓仪分析薄膜表面形貌与表面粗糙度,用MV-2T显微硬度计测试薄膜的硬度,用球盘式摩擦磨损试验机的评价Co-Ni合金薄膜的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜分析Co-Ni合金薄膜的摩擦磨损机制。研究发现,电沉积技术显著影响纳米Co-Ni薄膜的表面形貌、硬度和摩擦磨损性能与机制。直流电制备的Co-Ni合金薄膜柱状晶较粗,硬度较小,但其表面粗糙度较小;双脉冲制备的纳米Co-Ni合金薄膜柱状晶较细,硬度最高,且表面粗糙度最小。双脉冲制备的纳米晶CoNi合金薄膜的磨损率比直流电制备的降低了近一个数量级,直流电制备的Co-Ni合金的磨损机制为严重黏着磨损和磨粒磨损,而双脉冲制备的Co-Ni合金薄膜表现为轻微的疲劳磨损和磨粒磨损。     

脉冲电沉积制备的纳米晶钴-镍合金薄膜的摩擦学性能

采用直流电、单脉冲和双脉冲制备纳米晶钴-镍(Co-Ni)合金薄膜。用原子力显微镜(AFM)和表面轮廓仪分析薄膜表面形貌与表面粗糙度,用MV-2T显微硬度计测试薄膜的硬度,用球盘式摩擦磨损试验机的评价Co-Ni合金薄膜的摩擦磨损性能,用扫描电子显微镜分析Co-Ni合金薄膜的摩擦磨损机制。研究发现,电沉积技术显著影响纳米Co-Ni薄膜的表面形貌、硬度和摩擦磨损性能与机制。直流电制备的Co-Ni合金薄膜柱状晶较粗,硬度较小,但其表面粗糙度较小;双脉冲制备的纳米Co-Ni合金薄膜柱状晶较细,硬度最高,且表面粗糙度最小。双脉冲制备的纳米晶CoNi合金薄膜的磨损率比直流电制备的降低了近一个数量级,直流电制备的Co-Ni合金的磨损机制为严重黏着磨损和磨粒磨损,而双脉冲制备的Co-Ni合金薄膜表现为轻微的疲劳磨损和磨粒磨损。     

WC-10Co-MoS2@Ni自润滑硬质合金与钛合金的摩擦学性能研究

为探究WC-10Co-MoS2@Ni自润滑硬质合金与TC4钛合金的摩擦学性能，通过热压烧结制备不同含量MoS2@Ni的硬质合金试样，采用扫描电子显微镜、三维轮廓仪、维氏硬度计等分析自润滑硬质合金的组织结构和力学性能，利用往复式摩擦试验机研究干摩擦、切削液环境和深冷环境下硬质合金与钛合金的摩擦学性能。结果表明：随着硬质合金中MoS2@Ni含量的增加，表面孔隙减少，力学性能缓慢下降；在干摩擦、切削液环境和深冷环境下，摩擦因数均随MoS2@Ni含量的增加而降低；钛合金和硬质合金在干摩擦时由于钛合金的黏附，阻碍了MoS2发挥润滑作用，磨损形式以黏着和氧化为主；在切削液环境中磨损形式以磨粒磨损和黏着磨损为主，而在深冷环境下减少了氧化和黏着，其磨损形式主要为磨粒磨损，并伴有分层磨损现象。     

镶嵌PTFE镍基固体自润滑材料的研究

研究了在镍铬钼合金中镶嵌PTFE复合材料的摩擦磨损特性,结果表明：镶嵌PTFE镍基固体自润滑材料具有显著低于基体材料的摩擦因数和磨损率;基体材料在摩擦过程中表现出很明显的粘着磨损特征；由于PTFE及鳞片石墨在摩擦面上的转移成膜性,镶嵌PTFE镍基固体自润滑材料具有优良的摩擦磨损性能。     

Tribological Properties of Lubricating Films on the Al-Si Alloy Surface via Laser Surface Texturing

Dimpled textures were prepared by using a pulse solid laser on the surface of Al-Si alloy. The combination of laser surface texturing (LST) and MoS₂ solid lubricant as well as their tribological properties were investigated in this article. The obtained friction and wear data were critically analyzed to investigate how the parameters of texture influence the tribological performance of Al-Si alloy. Furthermore, morphological investigations of the transfer layers on the worn surfaces were performed and the wear mechanisms are discussed. The results show that the combination of LST and solid lubricant improves the tribological characteristics of Al-Si alloy. The friction coefficient of Al-Si alloy: steel friction pairs can be reduced to 0.15 under dry friction. The lubrication mechanism is attributed to a synergetic effect of providing solid lubricant and traps wear debris in the dimples. It was found that the optimum density of structure was 37% for excellent tribological properties.     

磷酸酯偶联剂改性衬垫对自润滑关节轴承性能的影响

利用 Instron5944型电子万能材料试验机和自制的关节轴承摩擦磨损试验机,研究磷酸酯偶联剂接枝改性处理衬垫对自润滑关节轴承黏接性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：磷酸酯偶联剂接枝改性处理衬垫可以有效提高轴承衬垫的黏接性能;自润滑关节轴承的摩擦磨损性能与摆动频率呈现明显的相关性,摩擦因数和磨损量均随摆动频率的增大而减小,而摩擦温度随之升高;衬垫经改性处理的轴承摩擦因数、磨损量以及摩擦温升均明显降低,表明衬垫经改性处理后改善了自润滑关节轴承的摩擦学性能。     

Tribological Behaviors of Self-lubricating Coating Prepared by Electrospark Deposition

Cu/h-BN self-lubricating coating was prepared on AISI1045 steel by electrospark deposition. The friction coefficient and wear rates were measured using the ball-on-disk method, and the tribological behaviors were discussed. Results showed that the friction coefficient decreased with an increase in sliding speed and load. The wear rate decreased with an increase in sliding speed and increased with an increase in load. The self-lubricating coating exhibited much lower friction coefficient and wear rate than the uncoated mild steel under the test condition. SEM micrographs show that the main wear mechanisms of the self-lubricating coating are abrasive wear and fatigue wear.     

GF/PTFE自润滑纤维复合材料磨损性能热衰退研究

针对高频摆动关节轴承摩擦热对自润滑纤维复合材料摩擦磨损性能的影响,研制了高频使用条件下的玻璃纤维增强聚四氟乙烯(GF/PTFE)自润滑纤维复合材料,利用MYB～500高频高载摆动摩擦磨损试验机,对其进行不同摩擦温度下的摩擦磨损性能测试,研究摩擦热作用下材料自润滑性能和磨损性能衰退特征,分析磨损产物和摩擦表面以及不同摩擦温度下材料的磨损机理。结果表明,摩擦热对材料自润滑性能影响显著,适当的摩擦温度范围能够保证材料的自润滑性能,摩擦温度和摩擦因数之间互为耦合作用,对材料的磨损性能具有一定的影响;高摩擦热作用于自润滑过程及机理的改变,造成材料的磨损性能衰退现象。因此,不同温度下材料的磨损特征具有明显的差异化,其中低摩擦温度下(60～120℃)材料自润滑性能优异,磨损率很低;140℃摩擦温度条件下材料摩擦磨损性能开始衰退;材料在高摩擦温度下(140～180℃)的磨损初期自润滑性能良好、磨损轻微,而中后期磨损严重。微观分析表明,低摩擦温度下材料的磨损机理以轻微粘着和疲劳磨损为主;高摩擦温度下材料的磨损以片状剥落、纤维剪切破坏为主,且磨损面局部损伤特征明显,磨损严重。     

铜包石墨含量对铜锰铝复合材料摩擦磨损性能的影响

为改善铜锰铝合金的烧结性能,并提高其在干摩擦下的摩擦磨损性能,以铜包石墨作为自润滑相加入到铜锰铝合金中,采用等离子真空压力烧结方法制备铜锰铝/石墨复合材料,分析铜包石墨含量对复合材料的密度、硬度的影响,探讨不同复合材料在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能.结果表明:相比真空和氢气还原气氛下的烧结方式,等离子体烧结铜锰铝...     

Sliding friction and wear of Cu–graphite against 2024, AZ91D and Ti6Al4V at different speeds

Cu–graphite composite fabricated by powder metallurgy art is no longer novel material. However, it might be a versatile self-lubricating material sliding against different metals and alloys. In this connection, understanding towards its tribological behavior and wear mechanism is very important. Sliding tribological behaviors of Cu–graphite composite against different counterparts, specified as 2024 aluminium alloy, AZ91D magnesium alloy, and Ti6Al4V titanium alloy, were investigated over varied sliding speeds at room temperature in air. The friction and wear tests were conducted on a pin-on-disk tribo-meter. Tribological performance of Cu–graphite composite strongly depended on its counterpart materials. Cu–graphite composite could provide friction reduction in sliding against 2024 and Ti6Al4V. Cu–graphite composite was a good self-lubricating material in sliding against AZ91D at low speeds but not at 0.25 and 0.50 m/s. Wear mechanism of Cu–Gr composite was related to the transfer, counter-transfer, mechanical mixing and tribo-oxidation at tribo-interface. Sliding speed had influences on tribo-interface and thereby wear mechanism. Finally, the effects of naturally occurred oxide film and sliding speed were discussed.     

激光织构和碳基薄膜复合处理提高钛合金摩擦学性能研究

在重载滑动干摩擦条件下，对比不同织构密度的钛合金表面的摩擦学性能；在耐磨性最好的织构密度钛合金表面再制备碳基薄膜，并与直接在钛合金表面制备的碳基薄膜的摩擦学性能进行对比。结果表明：3种低织构密度条件下，TC4钛合金的摩擦因数减小、磨损率降低；随着织构密度的增大，钛合金材料的摩擦因数变化极小，磨损率有所增加；在织构密度5.95%的钛合金表面制备的碳基薄膜，因织构微凹处产生的小微湍流，减少了摩擦阻力，使得其摩擦因数相比直接在钛合金表面制备的碳基薄膜的摩擦因数有所减小。织构化碳基薄膜的磨损率比钛合金的磨损率降低了99.31%，比直接在钛合金表面制备碳基薄膜的磨损率也降低了约60%，这是因为高接触应力摩擦过程中触发石墨化转变，被磨损的石墨化颗粒碎片嵌入织构微凹中，抑制了摩擦接触界面的磨损行为。     

石墨种类对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

采用柔性石墨、造粒石墨和鳞片石墨分别制备粉末冶金烧结摩擦材料，研究不同种类片状石墨对摩擦材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：不同种类石墨制备的摩擦材料的密度和力学强度差异，将影响材料基体在制动过程中的组织形态，使摩擦界面呈现不同的磨损形式，其中柔性石墨摩擦材料的主要磨损机制为氧化磨损，造粒石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和磨粒磨损，鳞片石墨摩擦材料的主要磨损机制为犁削磨损和黏着磨损；造粒石墨制备的摩擦材料在不同速度下制动和重复单次制动时的摩擦因数波动值较小，摩擦因数稳定性好，且具有适中的磨耗量，综合摩擦磨损性能最佳。