Cu/Ag/石墨复合涂层电滑动摩擦磨损行为研究（英文）

运用等离子喷涂技术在C45E4基材上制备了Cu/Ag/石墨复合材料涂层。利用HST-100销-盘式摩擦磨损试验机,研究了不同电流强度对Cu/Ag/石墨复合材料涂层摩擦磨损行为的影响。利用场发射扫描电镜、能谱仪和X射线衍射技术对涂层结构、相组成、磨损形貌和磨屑进行了表征。涂层结构分析表明:Cu/Ag合金形成了连续的导电通道而沉积的石墨颗粒具有明显的平行于基材的取向。随着电流从0 A增加到50 A,复合材料涂层的磨损率随之增大,而且磨损率与施加的接触压力和滑动速度有紧密的联系。在本实验中,观察到在相同接触压力和滑动速度条件下,摩擦系数与电流强度几乎无关的现象。石墨转移膜和氧化物层是形成稳定滑动的主要因素。没有电流时,磨损机理主要是磨粒磨损,但随着电流的增强,电磨损变为滑动过程中复合材料的主要磨损机理。     

TiN/Ag涂层在真空环境下的摩擦学行为

目的 银具有低的剪切强度,可以降低涂层的摩擦磨损,在TiN硬质涂层中引入软金属Ag,以期拓展其在摩擦学领域的应用范围.方法 采用多弧离子镀沉积技术,在SUS304不锈钢基底上成功制备了TiN/Ag复合涂层.利用扫描电子显微镜、纳米压痕仪、RST3划痕仪,分析了TiN/Ag涂层的微观结构和机械性能.利用CSM(大气)和HVTRB(真空)摩擦磨损试验机评估了TiN/Ag涂层的摩擦学性能.结果 TiN/Ag涂层结构致密,厚度为1.2μm,硬度约为28.4 GPa.摩擦学测试表明,真空环境下的摩擦因数远低于大气环境下的摩擦因数,大气环境下的磨损机理主要为粘着磨损与磨粒磨损,而真空环境下主要表现为机械抛光及摩擦转移膜.真空环境下TiN/Ag涂层不同载荷下的摩擦试验表明,1 N载荷条件下,摩擦因数值低至0.07,且涂层发生轻微磨损;3 N载荷条件下,机械能和热应力使得摩擦界面中的Ag发生扩散,摩擦因数迅速增加到0.42左右;5 N载荷条件下,摩擦因数呈现较明显的波动,随着滑动次数的增加,摩擦因数最高达到1.0,涂层表面发生软化形成犁沟效应,而导致涂层失效.结论 TiN/Ag涂层中Ag掺杂可显著降低涂层的内应力,抑制摩擦过程中涂层微裂纹的扩展,适当载荷下能够有效地改善TiN硬质涂层真空下的摩擦学性能.     

石墨粒度对C/Cu复合材料载流摩擦磨损性能的影响

分别采用45、150 μm两种粒度的镀铜石墨经粉末冶金法制得C/Cu复合材料,借助销-盘式载流摩擦磨损试验机研究了石墨粒度对C/Cu复合材料载流摩擦磨损性能的影响,利用电镜对磨擦表面进行微观分析.结果表明,45μm石墨颗粒较150 μm石墨颗粒能够减少电弧发生,并提高该复合材料的力学性能和增强摩擦面润滑膜的形成,能有效降低该复合材料的摩擦系数和磨损率.     

摩擦环境对Cu/石墨复合材料摩擦磨损行为的影响

采用热压烧结法制备了Cu/石墨复合材料,并研究了摩擦环境对材料摩擦磨损行为的影响.结果 表明:摩擦环境显著影响了Cu/石墨复合材料的摩擦磨损性能,其摩擦系数在干摩擦时最小(0.15),海水中次之(0.29),去离子水中最大(0.46).但是,其磨损率呈现不同的变化趋势,海水中磨损率最小(7.09×10-14m3/N·m...     

载流条件下铜-石墨复合材料摩擦学性能研究

在载流高速摩擦磨损试验机上进行试验,研究了不同电流和速度对铜-石墨复合材料摩擦系数和磨损率的影响,并对摩擦表面的形貌进行了观察和分析。结果表明:电流、速度是影响铜-石墨复合材料载流摩擦磨损性能的重要因素。在速度一定的条件下,随着电流增大,铜-石墨复合材料的摩擦系数减小,磨损率增大;在电流一定的条件下,材料的摩擦系数随速度的增大先升高后降低,磨损率随速度的增大先升高后降低,然后迅速增大,在速度为40 m/s时,材料的磨损机制出现了明显的变化。     

润滑条件下Mg2B2O5/6061Al基复合材料摩擦磨损性能研究

采用自制的机械-超声混合搅拌设备制备出Mg2B2O5/6061Al铝基复合材料,复合材料的体积分数为2%。研究了载荷和滑动速度对基体以及复合材料的摩擦磨损性能的影响。实验结果表明,基体和复合材料摩擦系数总体上随着载荷和滑动速度的增加而减小。基体和复合材料的磨损率随载荷和滑动速度的增加而明显的增大,且基体和复合材料均存在一个临界载荷和临界滑动速度。当载荷和滑动速度到达临界值后,磨损率均急剧增大,此时试样摩擦磨损机制由微观疲劳磨损和磨粒磨损向粘着磨损与剥离磨损转变。     

Al2O3/Cu复合材料的载流摩擦磨损性能

研究了采用内氧化法制备的Al2O3／Cu复合材料在载流条件下的干滑动摩擦磨损性能，结果表明，在相同条件下，Al2O3／Cu复合材料的抗摩擦磨损性能明显优于紫铜；当电流一定时，随着速度与载荷的增加，销试样的磨损率增加，摩擦因数降低。Al2O3／Cu复合材料销试样表层发生了磨粒磨损和粘着磨损，紫铜表层主要发生了粘着磨损。在试验范围内，质量分数为0．60％的Al2O3的Cu肚复介材料比质量分数为0．24％的磨损率和摩擦因数低。     

体育器材用Ti_2AlC复合材料的磨损性能研究

通过改变加载载荷和滑动速度的方法,模拟实际工作中的使用条件,研究了体育器材用Ti_2AlC复合材料的摩擦磨损性能,对表面磨损形貌进行了观察,并分析了其作用机理。结果表明,Ti_2AlC复合材料的摩擦系数会随着滑动速度的增加或者载荷的增加而降低;随着滑动速度的增加,Ti_2AlC复合材料的磨损率呈现先降低而后升高的趋势,在滑动速度为4.8 m/s时取得磨损率的最小值;Ti_2AlC复合材料的磨损形式主要为层状剥落和氧化磨损。     

C/C-Cu复合材料的载流摩擦磨损行为

采用无压熔渗工艺制备一种新型的具有自润滑耐磨性能的炭纤维整体织物/炭-铜(C/C-Cu)复合材料,在改装的MM-2000型环-块摩擦磨损试验机上考察其载流摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析磨损的表面形貌,研究不同载荷和电流强度下复合材料磨损表面的变化规律.结果表明:C/C-Cu复合材料的体积磨损率随电流强度和载荷的增大而增大;摩擦因数变化呈单峰曲线,随电流强度的增大先升高后降低;载荷为30和70 N,摩擦因数的峰值出现在10 A;载荷为50 N,摩擦因数的峰值出现在5 A,这与摩擦面粗糙程度有关;电流引发的摩擦面高温是造成对偶表面熔融的重要原因.     

服役参数对Cf-Al2O3/Cu复合材料摩擦磨损性能的影响

为探究不同服役条件下C_f-Al₂O₃/Cu复合材料的摩擦磨损性能,采用QG-700型摩擦磨损试验机对其进行了在不同载荷和线速度条件下的摩擦磨损实验,分析了C_f-Al₂O₃/Cu复合材料的摩擦磨损性能和磨损机理。结果表明：载荷和线速度对C_f-Al₂O₃/Cu复合材料的摩擦磨损特性有显著影响,在实验范围内,在载荷为10 N及线速度为0.59 m/s条件下,5C_f-Al₂O₃/Cu复合材料的摩擦磨损性能最佳,其摩擦系数和磨损率分别为0.45和1.488×10^-5 mg/m。摩擦过程中在复合材料摩擦表面产生的机械混合层有利于摩擦副之间的润滑。随着载荷增大,机械混合层减少,C_f-Al₂O₃/Cu复合材料的磨损加剧,基体塑性变形程度增大;随着线速度的增...     

WC-(W,Cr)_2C-Ni/Ag复合涂层的制备及摩擦学性能

针对众多运动部件存在严重的摩擦磨损问题,使用大气等离子喷涂(APS)设备在1Cr18Ni9Ti不锈钢金属基材上喷涂制备WC-(W,Cr)2C-Ni和WC-(W,Cr)2C-Ni/Ag两种防护涂层,使用CSM摩擦磨损试验机考察两种涂层在室温下与Si3N4球配副时的滑动摩擦磨损性能。结果表明:Ag相的添加可明显降低涂层在干摩擦条件下的摩擦因数,并能减轻涂层的磨损程度;APS制备的WC-(W,Cr)2C-Ni/Ag复合涂层不仅具有优良的自润滑性能,而且具有极佳的耐磨性能,有望作为一种新型耐磨自润滑涂层材料。     

氮化钛 / 氧化钛复相陶瓷涂层的干滑动摩擦磨损性能

目的研究等离子喷涂Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度及干滑动摩擦磨损行为和机理。方法采用等离子喷涂技术,在45#钢表面制备Ti N/Ti O复相陶瓷涂层。分析涂层的相组成,测试涂层的硬度。通过磨损试验研究Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损行为,并观察涂层的磨损形貌,测试磨损表面的成分组成,探讨Ti N/Ti O复相陶瓷涂层的磨损机理。结果 Ti N/Ti O复相陶瓷涂层均匀致密,平均厚度为350μm,具有明显的层状结构,孔隙率为4.3%,显微硬度为1444HV0.1。在载荷30~50 N、转速370~1102 r/min的范围内,Ti N/Ti O复相涂层与GCr15对磨的摩擦系数为0.0963~0.2778,磨损量为1.32~6.8 mg。随着载荷的增加,摩擦系数下降;随着载荷和转速的增加,磨损量增加。结论等离子喷涂制备的Ti N/Ti O复相涂层组织致密,显微硬度高,在低速低载荷时表现出较好的耐磨性,但随着载荷和转速的增加,耐磨性降低。涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。     

Electrotribological behavior of Cu−Ag−Zr contact wire against copper-base strip

Cu−Ag−Zr alloy has an excellent combination of mechanical strength and electrical conductivity, and is a promising contact wire material for high-speed electrified railways. An investigation of the electritrobological behavior of Cu−Ag−Zr wire is presented here. Wear tests are conducted under laboratory conditions with a specified sliding wear tester that simulated train motion under an electrical current applied across the sliding interface. The Cu−Ag−Zr alloy wire is slid against a copper-based powder metallurgy strip used in railway systems under unlubricated conditions. Worn surfaces of the Cu−Ag−Zr alloy wire are analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectrum (EDS). Within the studied range of electrical current, normal pressure, and sliding speed, the wear rate increases with increasing electrical current and sliding distance. Adhesive wear, abrasive wear, and electrical erosion are the dominant mechanisms during the electrical sliding processes. Compared with a Cu−Ag contact wire under the same test conditions, the Cu−Ag−Zr alloy wire has much better wear resistance.     

Sliding wear characteristics of solid lubricant coating on titanium alloy surface modified by laser texturing and ternary hard coatings

Titanium alloys are poor in wear resistance and it is not suitable under sliding conditions even with lubrication because of its severe adhesive wear tendency. The surface modifications through texturing and surface coating were used to enhance the surface properties of the titanium alloy substrate. Hard and wear resistant coatings such as TiAlN and AlCrN were applied over textured titanium alloy surfaces with chromium as interlayer. To improve the friction and wear resisting performance of hard coatings further, solid lubricant, molybdenum disulphide (MoS2), was deposited on dimples made over hard coatings. Unidirectional sliding wear tests were performed with pin on disc contact geometry, to evaluate the tribological performance of coated substrates. The tests were performed under three different normal loads for a period of 40 min at sliding velocity of 2 m/s. The tribological behaviours of multi-layer coatings such as coating structure, friction coefficient and specific wear rate were investigated and analyzed. The lower friction coefficient of approximately 0.1 was found at the early sliding stage, which reduces the material transfer and increases the wear life. Although, the friction coefficient increased to high values after MoS₂ coating was partially removed, substrate was still protected against wear by underlying hard composite layer.     

单晶铜线材载流摩擦磨损行为研究

在经改制过的MS-T3000摩擦磨损试验机上,以黄铜为摩擦副,对热型连铸技术制备的单晶铜进行载流摩擦磨损试验,研究了电流对单晶铜导线载流摩擦磨损行为的影响。结果表明:电流强度对单晶铜干摩擦磨损行为有显著影响。电流在0~15 A范围内,随着电流的增加,摩擦系数与磨损率变化基本一致,呈现先减少后增加的趋势。电流较小时,接触电阻也比较小且较稳定;电流高时,接触电阻比较大,波动剧烈,而且有电弧出现。单晶铜导线在带电条件下的主要磨损形式为磨粒磨损、粘着磨损以及以电化学作用为主的氧化磨损或腐蚀磨损。     

不同环境下AlSiFeMm非晶纳米晶涂层摩擦磨损行为研究

目的研究AlSiFeMm(Mm为镍包混合稀土)非晶纳米晶涂层在干摩擦和3.5%NaCl溶液中的摩擦磨损行为。方法采用Rtec(MFT-3000)往复式磨损试验机测试涂层在干摩擦条件和有腐蚀介质条件下的摩擦磨损性能,使用LEXTOL3000-IR非接触三维表面轮廓仪测定涂层的磨损体积和磨痕的三维形貌,利用扫描电子显微镜对磨痕进行形貌观察和成分分析。结果铝基非晶纳米晶涂层的摩擦系数随着载荷的增加而不断减小。干摩擦条件下,铝基非晶纳米晶涂层的磨损率随着载荷的增加而增大,当磨损速度为10 mm/s、载荷为15 N时,涂层相对耐磨性为6061铝合金的2.5倍,其磨损机制为脆性剥落、磨粒磨损,并伴随氧化磨损。在3.5%NaCl溶液中,涂层的磨损率随着载荷的增加而逐渐降低,当磨损速度为35 mm/s、载荷为30N时,涂层的耐磨性能约为6061铝合金的8倍,其失效机制主要为剥层磨损和腐蚀磨损。结论铝基非晶纳米晶复合涂层在干摩擦和腐蚀介质中均表现出较为优异的耐磨性能,可以作为轻质合金涂层应用于表面防护领域。     

深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格涂层的摩擦学性能

研究了IN718高温合金、WC-6%Co硬质合金和Si(100)基体上深振荡磁控溅射复合沉积CrN/TiN超晶格涂层的摩擦学性能。研究表明,涂层的生长对基体的类型没有选择性。随着基体硬度的升高,划痕结合力失效临界载荷增大,涂层结合力失效机制由翘曲失效转变为基体/涂层协同变形,未发现涂层的剥落失效。载荷为2N时,磨损机制由磨粒磨损和氧化磨损转变为轻微磨粒磨损。载荷为4 N时,IN 718基体上涂层的磨损机制为严重的氧化磨损,WC-6%Co基体上的涂层的磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损,氧化物的产生、堆积和转移导致摩擦系数的波动。     

电流对碳纳米管增强铜基复合材料载流摩擦学性能的影响

采用粉末冶金方法在相同的工艺条件下制备纯铜和碳纳米管含量为10%（体积分数）的铜基复合材料。在一种销盘式载流摩擦磨损试验机上考察了不同电流条件下2种材料的载流摩擦磨损性能。结果表明：纯铜和铜基复合材料的摩擦系数和磨损率均随电流的增大而增大,但是电流对纯铜材料的影响更加显著;纯铜材料的主导磨损机制是电弧烧蚀磨损,而铜基复合材料的主导磨损机制是塑性流动变形;碳纳米管可以改善铜基复合材料的载流摩擦磨损性能。     

Synthesis and performance of plasma-sprayed polymer/steel coating system

Low friction thermally sprayed polymer-steel coatings for high contact pressure rolling/sliding systems were developed using high-energy plasma spraying. Polymers were applied as a thermally sprayed thin film (75–100 μm) over a thicker (250–750 μm) thermally sprayed steel coating. Twin roller rolling/sliding tests were performed at 5 and 35% creep and contact loads of 1700 N on a 5 mm contact face. A lower coefficient of friction (0.10–0.15) with increased durability, compared with that of an AISI 1080 steel thermally sprayed coating (coefficient of friction of 0.46), was observed under these rolling-sliding contact conditions. The polymer’s ability to control friction and wear stems from the mechanical anchoring of the polymer film to the rough surface of the steel coating. The polymer film was characterized by scanning electron microscopy and Fourier transform infrared analysis.     

TC4合金表面Cu/石墨复合镀层的摩擦磨损行为

采用无氰电镀工艺在TC4合金表面制备了Cu/石墨复合镀层,研究了镀层的组织结构和摩擦磨损行为。结果表明,采用无氰电镀方法能够在TC4合金表面制备出组织致密且与基体结合紧密的Cu/石墨复合镀层,但增加镀层中石墨的含量会降低镀层与基体合金的结合强度,并导致硬度小幅下降。摩擦磨损实验结果表明,Cu/石墨复合镀层具有优良的摩擦磨损防护性能,归因于石墨有效降低了镀层的摩擦系数和磨损率;对镀层磨损形貌、磨损产物和摩擦系数的综合分析结果表明,纯铜镀层的摩擦磨损机制主要为犁削磨损、黏着磨损和剥层磨损,Cu/石墨复合镀层的磨损机制为轻微的削层磨损和疲劳磨损。