OXIDATION OF PM ALLOY Al-10Ti DURING SLIDING WEAR

ＯＸＩＤＡＴＩＯＮＯＦＰＭＡＬＬＯＹＡｌ１０ＴｉＤＵＲＩＮＧＳＬＩＤＩＮＧＷＥＡＲ①ＷｕＮｉａｎｑｉａｎｇ，ＷａｎｇＧｕａｎｇｘｉｎ，ＬｉＺｈｉｚｈａｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｊ...     

DRY SLIDING WEAR OF PM Al 10Ti ALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＤｕｒｉｎｇｄｒｙｓｌｉｄｉｎｇｏｆｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍａｌｏｙｓａｎｄａｌｕｍｉｎｕｍｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｇａｉｎｓｔｓｔｅｅｌｓ,ｔｈｅｒｅｅｘｉｓｔｔｗｏｄｉｓｔｉｎｃｔｗｅａｒｒｅｇｉｍｅｓ,ｉ．ｅ．...     

Mg-11Y-5Gd-2Zn镁合金干滑动的摩擦磨损行为

采用往复式摩擦磨损试验机对铸态和T6态Mg-11Y-5Gd-2Zn合金进行干摩擦磨损试验,研究载荷（3~15N）、磨擦速度（0.03~0.24m/s）、摩擦温度（25~200 °C）对合金磨损率的影响,并通过扫描电镜观察合金磨损表面形貌和磨屑。结果表明：随着载荷的增加,合金的磨损率几乎呈线性增加;随着摩擦速率的增加,合金的磨损率降低;铸态合金的磨损率高于T6态合金的。Mg-11Y-5Gd-2Zn合金中的Mg12Y1Zn1相、表面氧化相和残留的磨屑影响合金的磨损率。在本试验条件下,磨损机制主要是粘着磨损和塑性变形。     

Microstructure and thermal stability of mechanically alloyed Al_3Ti/Al alloy

81　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｌｌｏｙｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅｔｈｏｄｓｔｏｐｒｅｐａｒｅｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｓｕｐｅｒｉｏｒｐｒｏｐ ｅｒｔｉｅｓ[1～5] .Ｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｐｏｓｓｅｓｓｆｉｎｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ ｅｎｉｎｇｐｈａｓｅｓ,ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｔｈｅｉｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｐｅｒｉｏｒｔｏｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓ ｐｒｅｐａ…     

Dry sliding wear of Ti-6Al-4V alloy in air and vacuum

1　INTRODUCTIONTitaniumanditsalloysareidealmaterialsforaerospaceandspaceindustriesbecauseoftheirhighspecificstrengthandexcellentcorrosionresistance[1] .Thevacuumenvironmentmustbeconsideredinspaceapplicationswherewearresistanceisrequired .Theabsorption ,stainsandoxidesmaybetotallyorpar tiallyremovedfromthesolidsurfaceinvacuum[2 ] .Thus ,arelativelyclearsurfacecanbeformed ,whichmightresultinanadhesionorevencoldweldingduetothestrongattractiveforcesbetweenmoleculesofthecontactingsurfaces[3] .…     

Influence of some test parameters on dry sliding wear characteristics of a zinc-11.5% aluminum alloy

This study analyzes observations made pertaining to the sliding wear response of a Zn-11.5% Al alloy in different test conditions. The wear rate and frictional heating increased with sliding speed and pressure. Seizure pressure of the samples reduced with the test speed. Frictional heating, the severity of surface and subsurface damage, and debris size increased with speed and pressure. Sticking of debris particles on the specimen surface was noted at low sliding speed. Specimen seizure was caused by the application of high pressure in view of excessive adherence of the specimen material on to the disk surface. Considerable wear-induced subsurface deformation took place in general; the degree of deformation decreased as the depth below the wear surface increased. Wear behavior of the samples is discussed in terms of the lubricating nature and thermal stability of its various microconstituents and specific characteristics of wear surfaces, subsurface regions, and debris particles.     

强流脉冲离子束辐照AZ31镁合金的干滑动磨损行为

用脉冲宽度为70~80 ns,束流密度为200 A/cm2,辐照次数为1、5和10次的强流脉冲离子束(HIPIB)辐照AZ31镁合金,用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)以及干滑动磨损试验对辐照后试样进行表征和干滑动磨损行为研究。结果表明,HIPIB辐照试样获得了显著优于未辐照试样的耐磨性能,且随着辐照次数的增加改善作用增强。具有最高硬度的10次辐照试样的磨损率较未辐照试样减小约一个数量级,磨粒磨损倾向大大降低,HIPIB辐照使得镁合金的磨损机制从单一的磨粒磨损转变为磨粒磨损和氧化磨损的混合磨损,这主要归结于辐照表面改性层晶粒的细化而导致镁合金表面硬度的提高。     

Ti-6Al-4V热浸镀铝涂层干滑动磨损行为的实验研究

Ti-6Al-4V合金经热浸铝并在650℃下进行高温扩散退火处理,获得TiAl3涂层。采用销-盘式磨损试验机研究铝化后的Ti-6Al-4V合金与GCr15钢对磨的干滑动磨损行为。通过SEM、XRD、EDS和XPS等微观分析手段测试热浸镀铝涂层磨面的形貌、物相和成分,并且探讨其磨损机制。研究结果表明：随着滑动速度的增加,当滑动速度为0.75m/s时,铝化后的Ti-6Al-4V合金的磨损量先减小到最小值,然后在2.68m/s时增加到最高值,最后在4m/s时降至最低值。在不同的滑动速度下,磨损量随着载荷的增加而增加。研究发现,摩擦层结构对磨损的行为和机制有显著的影响。在4m/s时,含氧的摩擦层(TiO和TiO2)具有明显的减磨性能;相反地,在2.68m/s时,没有氧化物的摩擦层并未显示出对磨损具有保护作用。与未经热浸镀处理的Ti-6Al-4V合金相比,在不同工况下,铝化后的涂层提高了钛合金的耐磨性,尤其速度为4m/s。耐磨性得到提高是由Ti-Al涂层和摩擦氧化物层所引起的。     

Ti／Al二元粉末的机械合金化

采用自制球磨机机械合金化Ti/Al二元粉末,研究了机械合金过程中粉末结构的变化。结果表明：Ti50Al50混合粉径高能球磨后,颗粒尺寸迅速增大,而后快速下降,Ti,Al晶粒各自逐渐细化至纳米尺寸,进一步球磨,颗粒尺寸减小甚微,晶粒尺寸进一步细化导致形非晶,但在此过程中并没有发现Ti-Al金属间化合物的形成;随球磨时间的延长,粉末显微硬度开始略有下降,然后迅速增加,在基本形成非晶后,保持恒定值。     

Rapid solidification of Al-18%Si hypereutectic alloy in drop tube

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｄｒｏｐｔｕｂｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｄｒｏｐｌｅｔｓｈａｓａｒｏｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｉｎｔｅｒｅｓｔｏｆｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｓｔｓｆｏｒｔｈｒｅｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｓ :( 1)ｆａｌｌｉｎｇｄｒｏｐｌｅｔｓａｒｅｅｆｆｅｃ ｔｉｖｅｌｙｉｎａｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙｓｔａｔｅ[1] ,( 2 )ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｉｓａｖｏｉｄｅｄｄｕｒｉｎｇｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙｍａｔｅｒｉａｌｓｃａ…     

钛合金Ti6Al4V表面渗钼层的摩擦磨损性能

利用双层辉光离子渗金属技术在钛合金Ti6Al4V表面进行合金化，形成均匀、致密、厚度为9．4μm的钛钼合金渗层。表面硬度提高3倍左右，达到1050Hκ。采用球盘磨损试验机考察了钛合金Ti6Al4V表面渗钼层和Ti6Al4V钛合金的摩擦性能，得出该合金表面渗Mo后虽然摩擦因数略微增大，但耐磨性提高100余倍；通过对磨损形貌的分析可知，表面渗Mo合金层磨损机制主要表现为粘着及少量微切削。     

快速凝固Al-Cr-Zr-Fe合金的时效特性

用电镜分析了快凝Ａｌ－４Ｃｒ－４Ｚ－２Ｆｅ合金的时效组织,测定了其相应的显微硬度,表明,合金在４００℃时效６ｈ后,其硬度达到峰值１３ＨＶ,此时的析出相为Ｌｌ２－Ａｌ３Ｚｒ和Ａｌ４（Ｃｒ,Ｆｅ）,时效时间过长会因析出相粗化导致硬度下降。     

变质及合金化对过共晶Al-20%Si合金组织及磨损性能的影响

对过共晶Al-20%Si合金进行变质和合金化处理,并在不同环境温度下进行摩擦磨损测试。结果表明,经过Cu-P中间合金变质后的初晶Si相和共晶Si相明显细化和钝化,再添加1.5%Zr(质量分数)后初晶Si相的粒径更小,为20-40μm,且趋于球形。共晶Si相呈纤维状或短棒状,长度明显变短(≤50μm)。以上3种合金随环境温度的升高都出现了从轻微磨损到严重磨损的转变,且转变载荷随环境温度的升高而减小。室温下3种合金的磨损曲线差异不大,但在较高的环境温度下,经变质和合金化处理后,发生磨损转变的载荷明显减小,细化的初晶和共晶Si相提高了合金的性能,特别是高温耐磨性能。这归因于细化的Si相避免了应力集中和磨损过程中的直接破碎化,在高温磨损阶段磨损表面易形成机械混合层,阻碍合金与对磨副的直接接触,降低磨损率。     

Ti6Al4V合金与AISI420不锈钢表面离子渗Cr及耐磨性

为了改善钛合金和不锈钢的耐磨性,对Ti6Al4V合金和AISI420马氏体不锈钢表面进行真空辉光离子渗Cr,对比研究了合金化层的组织结构和摩擦磨损性能的相关性.结果表明,两种基材的合金化改性层厚度均达60μm以上,结构致密,结合强度高.Ti6Ai4V合金改性层由Cr沉积层、富Cr2Ti层、CrTi4层和Cr-Ti固溶层组成,其中富Cr2Ti层硬度最高,是基材的2.3倍;AISI420不锈钢渗Cr层由Cr沉积层和扩散层组成,扩散层中富含Cr23C6相,二者过渡区的硬度最高,是基材的4.5倍.表面渗Cr显著提高两种材料的耐磨性,这与渗Cr层的物相结构有关.Ti6Al4V合金的Cr沉积层和富CrTi相层均具有优异的耐磨性,而固溶层的耐磨性较差;AISI420钢基材的Cr沉积层和过渡层均具有优异的耐磨性,而扩散层的耐磨性稍差.渗Cr处理使两种基材的磨损机制均由磨粒磨损为主转化为粘着磨损为主.     

Effect of solidification process parameters on dry sliding wear behavior of AlNiBi alloy

As-cast samples of the Al–3wt.%Ni–1wt.%Bi alloy resulting from the horizontal directional solidification process were subjected to the micro-abrasive wear test. The effects of the solidification thermal and microstructural parameters, such as the growth and cooling rates and the cellular and primary dendritic spacings (V_L and T_R; λ₁ and λ_c; respectively), were evaluated in the wear resistance of the investigated alloy. The tribological parameters analyzed were the wear volume and rate (V_w and R_w). The solidification experiments and the wear tests were carried out by means of a water-cooled horizontal directional solidification device and a rotary-fixed ball wear machine, respectively. The results show lower V_w and R_w values correspond to finer microstructures and the V_w dependence on λ₁ is characterized by an experimental mathematical equation. A better distribution of Bi soft droplets and Al₃Ni hard intermetallic particles is observed within the finer interdendritic region and, in consequence, the better wear resistance is achieved in as-cast samples with dendritic morphology rather than cellular morphology. A transition of wear mechanism from adhesive to abrasive is observed.     

Ti6Al4V合金表面离子铌合金化及其耐磨性能研究

采用双辉离子渗技术对Ti6Al4V钛合金表面渗Nb,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机、电化学测试系统研究钛合金表面离子渗Nb合金化层的形态、结构、力学性能、摩擦学性能和电化学腐蚀性能,并探讨渗Nb改性处理对钛合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀磨损行为的影响.结果表明,渗Nb工艺参数对合金化层的形态、结构和性能影响显著,高浓度渗Nb合金化改性层表现出良好的强化效果,显著地改善了Ti6Al4V合金的抗大气环境和抗NaCl溶液腐蚀磨损性能.Ti6Al4V合金基材和渗Nb层的耐磨性能在NaCl溶液中优于大气环境,其原因归于溶液的润滑作用和试样的良好耐腐蚀性能.     

冷却速度对过共晶铝硅合金凝固组织和耐磨性能的影响

试验研究了在不同的冷却速度下凝固的Al-20%Si和Al-30%Si(质量分数,下同）合金的组织和耐磨性。实验结果表明,冷却速度对过共晶铝硅合金的凝固组织和耐磨性能有显著的影响。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织组成,初生硅的形貌和尺寸都发生明显的变化：冷却速度小于0．1K/s 的炉冷试样和冷却速度小于1K／s耐火砖型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶和初生Si相组成,初生Si相呈粗大的片状,共晶Si呈针状;冷却速度约10K/s的金属型铸造试样的凝固组织由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状或长条状,共晶Si呈细小的针状,并且凝固组织中出现的枝晶状α相;凝固速度为（10^3-10^5)K/s的过喷粉末的凝固组织也是由（α＋Si)共晶,枝晶状α相和初生Si相组成,初生Si相为块状,而喷射沉积快速凝固Al-20%Si和Al-30%Si合金的沉积组织都是由Si相和α相组成,细小的Si相均匀分布在α基体中。随着冷却速度的增加,Al-20%Si和Al-30%Si合金的凝固组织中初生硅的尺寸明显减少,磨损机制发生变化,合金的耐磨性显著增加。     

Ti对挤压态Mg-10Al-2Zn合金热处理后组织和性能的影响

采用SEM和XRD等手段,研究了挤压态Mg-10Al-2Zn和Mg-10Al-2Zn-1Ti合金热处理后的组织和性能。结果表明,Mg-10Al-2Zn合金中添加1%Ti,不产生新相,可提高铸态合金的强韧性,而挤压后晶粒显著细化,添加Ti的强化效果弱化;Ti一定程度上可以阻止T4处理时合金晶界的融合,从而使含Ti合金各项性能均高于未含Ti的;T6热处理使Mg-10Al-2Zn-1Ti合金获得超高抗拉强度和更高硬度,并且具有中等伸长率;加入Ti促进了T5处理时β-Mg₁₇Al₁₂相的析出,Ti的强化效果明显。     

Primary cellular/dendritic spacing selection of Al-4.95%Zn alloy under near-rapid directional solidification condition

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆａｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅａｌｌｏｙｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｆｏｒｍｅｄｗｈｅｎｇｒｏｗｔｈｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｒｅｐｌａｎａｒ,ｃｅｌｌｕｌａｒ,ｄｅｎｄｒｉｔｉｃ．Ｗｉｔｈｆｕｒｔｈｅｒｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙ,ｔｈｅｄｅｎｄｒｉｔｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｓａｇａｉｎｔｏｃｅｌｌｕｌａｒ,ｂａｎｄｅｄａｎｄｔｈｅｎｔｏａｐｌａｎａｒｓｔｒｕｃｔ…     

添加Ti对AlCuFeMnNi高熵合金组织和耐磨性的影响

为研究添加Ti元素对AlCuFeMnNi高熵合金组织和耐磨性的影响,采用真空电弧熔炼技术制备了等摩尔比的AlCuFeMnNi和AlCuFeMnNiTi合金。利用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了上述两种合金的物相组成、显微组织、硬度和摩擦磨损性能。结果表明,添加Ti元素后,AlCuFeMnNiTi合金由原来的FCC与BCC1双相结构转变为FCC、BCC1与BCC2三相结构,其点阵常数和晶胞体积均有所增大。两种合金均为典型的树枝状晶,Ti元素的添加使合金晶粒逐步细化,枝晶区域面积增加,晶间区域面积减小,枝晶区域弥散分布有少量领先相BCC2。添加Ti元素后,合金的硬度由423.5 HV0.5提高到498.0 HV0.5;质量损失率和摩擦因数则分别由0.43%、0.59降低至0.39%、0.46,摩擦因数呈先增大后稳定的变化趋势。AlCuFeMnNiTi合金硬度和耐磨性能的提高主要是由Ti元素的添加所引起的细晶强化、固溶强化和晶体结构向高强相转变的综合作用所致。