活塞环表面CrN基复合膜的组织结构与摩擦副匹配机理研究

为降低活塞环与缸套摩擦副的磨损及延长活塞环的使用寿命,本文采用多弧离子镀在活塞环表面制备了CrN及CrTiAlN复合膜,比较研究了Cr电镀层与CrN,CrTiAlN复合膜的纳米硬度及高温摩擦磨损性能,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪、纳米硬度仪和发动机台架试验装置,系统分析了CrTiAlN复合膜的成分、相结构、表面形貌、纳米硬度和抗高温摩擦磨损性能,研究结果表明:CrTiAlN复合膜的主要组成成分为Cr,Ti,Al,N,复合膜中含有CrN,Cr2N,TiN和非晶的AlN相。CrTiAlN复合膜表面组织致密,均匀分布着许多颗粒,最大的达400 nm以上,而最小的仅几十纳米。断面结构为纤维状的柱状晶组织。CrN,CrTiAlN复合膜比电镀Cr具有较优的力学性能和高温摩擦磨损性能,与缸套匹配性能良好,最后对三种活塞环涂层的摩擦副匹配机理进行了分析讨论。     

氧化铝陶瓷的高温磨损与自润滑机理研究

研究了Al₂0₃陶瓷从室温至12000℃在于摩擦条件下的高温摩擦磨损行为。结果表明：在600℃以后的摩擦磨损随温度上升而逐渐减小,在1200℃的摩擦系数仅为室温的60％磨损则降低了两个数量级,表现出良好的高温自润滑特征。在不同温度下,存在三种显著不同的磨损机理．从室温至600℃,主要是磨粒磨损和微断裂,磨损随温度上升而略有增加．在600～1000℃,磨损机理逐渐由脆性断裂过渡到塑性变形和再结晶,在表面形成一个厚度为5～10μm的、类似于纳米材料结构的特殊表面层．随着这种特殊表面层的形成,磨损显著下降．在1200℃,摩擦表面由塑性变形发展到软化状态,出现流体动力润滑,使摩擦磨损进一步降低．     

温度对MoSi2／SiC配对副高温摩擦磨损性能的影响

在XP-5型高温摩擦磨损试验机上考察了MoSi2/SiC配对副在700～1100℃时的高温摩擦磨损性能,并用SEM扫描电镜和X射线衍射仪观察和分析了MOSi2/SiC磨损面的形貌与相组成.结果表明,MoSi2/SiC摩擦副在700～1100℃高温滑动时,摩擦系数随着温度的升高而下降;MoSi2的磨损率先随温度的升高而增加,并于1000℃达到极大值后下降;MoSi2的磨损机理主要表现为粘着、研磨和塑性变形等形式,对摩件SiC则随温度升高呈现出磨损增重现象,其主要磨损机理由700℃时的粘着磨损逐渐转化高温氧化磨损.     

V含量对TaVN复合膜微结构、力学性能和摩擦性能的影响

采用磁控溅射仪制备了一系列不同V含量的TaVN复合膜, 利用X射线衍射仪研究复合膜以及磨痕的相组成, 利用纳米压痕仪表征复合膜的硬度, 采用高温摩擦磨损实验机研究了复合膜的室温和高温摩擦性能。结果表明: TaVN复合膜的微结构为面心立方结构, 随着V含量的增加, 衍射峰择优取向由(200)转变为(111); TaVN薄膜的显微硬度随着V含量增加, 先增加后降低, 在V含量为18.25at%时, 显微硬度达到最大值, 为32.3 GPa; 在常温下, TaVN复合膜的摩擦系数随着V含量的增加而降低; 当温度从室温升高到800℃, 薄膜的摩擦系数先升高后降低。采用晶体化学理论讨论了TaVN复合膜和TaN单层膜在高温下的摩擦机理。     

预氮化对复合CrTiAlN薄膜组织和摩擦性能的影响

采用物理气相沉积技术和离子氮化技术,在模具钢表面形成氮化层和氮化层/多元复合CrTiAlN硬质薄膜。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪研究了氮化处理对多元复合CrTiAlN硬质薄膜组织结构的影响;通过硬度仪和摩擦磨损测试仪等手段研究了氮化处理对多元复合CrTiAlN硬质薄膜的磨损性能的影响。研究结果表明,薄膜表面光滑平整,呈柱状晶生长,无明显缺陷。渗氮处理能够提高CrTiAlN薄膜耐磨损性能和与基体的结合强度。随着载荷从5到30 N的增加,薄膜的磨损率逐渐增加,而摩擦系数却有下降趋势。薄膜的摩擦系数随着磨粒粒径的变大先增大后减小;磨粒粒径分别为10、20μm时,未经渗氮和经渗氮后的薄膜摩擦系数达到最大值,分别为0.42和0.36。同时随着磨粒粒径的增加,摩擦系数曲线振动幅度也逐渐增大。     

宽温域下MoCN、 MoCN+MoS2及MoCN+C薄膜的摩擦磨损性能

为了研发用于航空发动机与燃气轮机的在宽温域下具有低摩擦系数和低磨损率的涂层,采用非平衡磁控溅射技术在718镍基高温合金及单晶硅片基体上沉积了MoCN单层、MoCN和MoS2双层及MoCN和C双层3种薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对薄膜的表截面形貌、成分及相结构进行了表征,利用MTS Nano Indenter G200系统测试了薄膜的硬度和弹性模量,并利用高温摩擦磨损试验机(CSM)对3种薄膜进行了不同温度下(25,300,500℃)的摩擦测试,系统研究了宽温域下3种薄膜的摩擦学机理.结果 表明:常温下,MoCN和C双层薄膜显示出最低的摩擦系数0.09,磨损机制主要为黏着磨损,而MoCN单层薄膜的摩擦系数最大,摩擦机制主要为磨粒磨损;当摩擦温度上升到300 ℃时,MoS2和C顶层通过抑制MoCN薄膜的氧化而改善薄膜的摩擦学性能;而摩擦温度为500℃时,3种薄膜均发生严重的氧化行为,但高温下生成的自润滑相MoO3使得摩擦系数降低,且3种薄膜的摩擦系数值较接近.     

搅拌摩擦加工铝基复合材料的高温摩擦磨损性能

通过在铝合金表面一定深度添加颗粒度为10μm的B4C粉末,采用搅拌摩擦加工方法制备成铝基复合材料.采用SEM、EDS、高温摩擦磨损试验机对其摩擦磨损性能进行研究;分析加工方法和环境温度对摩擦因数和磨痕形貌的影响,并探讨磨损机制.结果表明:高温磨损条件下,搅拌摩擦加工制备的铝基复合材料能明显改善铸态ZL109铝合金的耐磨性;复合材料表现出较好的磨损性能和较低的摩擦磨损因数.搅拌摩擦加工制备的铝基复合材料在100℃时磨损以氧化磨损和磨粒磨损为主,随着温度的升高,300℃时复合材料的磨损机理由氧化磨损转变为黏着磨损.     

CrSiN-Ag薄膜的制备及性能

为拓宽氮化物薄膜的应用范围、研究Ag元素的加入对CrSiN-Ag薄膜性能的影响,采用射频磁控溅射在单晶硅Si(100)和304不锈钢上制备了不同Ag含量的CrSiN-Ag薄膜,利用能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、摩擦磨损仪和三维形貌仪等对薄膜的成分、微观结构、力学和不同温度下的摩擦磨损性能进行表征。结果表明:CrSiN-Ag薄膜呈面心立方(fcc)结构,Ag以晶态的形式存在于CrSiN薄膜中;随着Ag含量的增加,CrSiN-Ag薄膜的硬度先升高后逐渐降低,当Ag含量增加到6.84%(原子分数)时硬度最大,为26.55 GPa。室温时,CrSiN-Ag薄膜的摩擦系数随着Ag含量的增加而减小,磨损率随着Ag含量的增加先减小后增大;当Ag含量为6.84%时,CrSiN-Ag薄膜的高温摩擦系数随着温度的升高先增加后减小,磨损率随着温度的升高而增加。     

WC-Al_2O_3复合材料摩擦磨损性能

在HT-1000型高温摩擦磨损实验仪上采用球面接触形式对WC-Al_2O_3复合材料进行滑动摩擦磨损实验,研究了WC-Al_2O_3复合材料从常温25℃到600℃温度条件下的摩擦磨损特性,并与WC-6Co进行对比。采用SEM、超景深显微镜及XRD对磨痕表面微观形貌及物相进行观察和分析。结果表明,在常温时,WC-Al_2O_3复合材料的摩擦系数较小,摩擦磨损性能较好。当温度升至600℃时,WC-Al_2O_3复合材料磨痕表面逐渐有氧化物生成,摩擦系数减小,磨损机制由低温下的磨粒磨损为主转化为氧化磨损,WC-Al_2O_3复合材料摩擦磨损性能较差。     

退火温度对W-DLC薄膜结构与摩擦学性能的影响

采用矩形气体离子源复合磁控溅射技术制备W掺杂的类金刚石薄膜,研究了大气下室温到500℃对薄膜结构稳定性及摩擦学性能的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、三维表面轮廓仪分析了薄膜的微观结构,采用摩擦磨损试验仪分析了薄膜的摩擦学性能。结果表明,室温下薄膜结构致密,主要由非晶碳中弥散分布纳米晶WC1-x相组成,薄膜具有良好的耐磨性能。当退火温度达到300℃以上时薄膜发生了氧化,并发生石墨化转变,磨损率增加。随着退火温度进一步升高,薄膜氧化严重,摩擦系数升高,耐磨性能降低,500℃时薄膜已完全失效。     

复合材料用高模量树脂基体的研究

本文介绍以ＴＤＥ－ ８５ 环氧树脂作为基体,以间苯二胺（ＭＰＤ） 、间苯二甲胺（Ａ－ ５０） 作为固化剂,制备高模量树脂基体的方法。     

高露点湿度标准装置的研制

目前我国湿度计量基准中露点温度溯源的最高上限为80 ℃,为满足更高露点温度下的湿度参数溯源需求,研制了一套基于双温双压法原理的高露点湿度标准装置。该装置由恒温系统、预饱和系统、饱和系统、测量室和温度、压力测量与控制系统等部分组成,能够产生的露点温度范围为80～150 ℃,对应测量室的温度范围为80～200 ℃,绝对压力范围为0～1 MPa,扩展不确定度为0.34～0.80 ℃（k=2）。该装置准确性好、操作方便,弥补了国内在露点温度高于100 ℃时,温度计校准的不足。     

高压水分发生器的研制

对于高温高压下的湿度参数校准,尤其是温度高于100 ℃条件下的相对湿度或水汽含量校准、露点温度高于100 ℃的露点温度校准,目前我国仍缺乏有效的方法及装置。为解决此问题,研制了一套基于单温单压法原理的高压水分发生器。该发生器由饱和系统、气路系统、恒温系统与控制系统组成,其中饱和系统完成设定温度与压力下的水汽饱和;气路系统与恒温系统实现不同压力与温度条件下的气体传输;控制系统实现整体温度、压力精准控制,最终可产生体积分数为0.5% ～ 15%（对应露点温度范围为-2.8 ～ 110 ℃）的标准湿气,绝对压力范围为0.1 ～ 1 MPa,露点温度扩展不确定度为0.50 ～ 0.52 ℃（k = 2）。该高压水分发生器具有稳定时间短、准确度高、操作方便、实用性强等优点,可作为高温高压条件下的校准湿度源,具有重要技术应用价值。     

高强高导铜铬锆合金的最新研究进展

随着社会发展,对在电机制造、交通运输、电力、电子等领域应用的铜合金的导电性和强度提出了更高要求,铜铬锆合金是满足这些要求的理想材料之一。针对近年来铜铬锆合金的研究热点,综述了铜铬锆合金合金化设计以及加工工艺方面的研究进展,详细总结了目前对铜铬锆合金研究最多的几种加工工艺及其对合金组织和性能的影响,并在此基础上对高强高导铜铬锆合金的热点研究方向进行了分析和展望。     

高温高压合成的硅酸锶有铕铋的发光特性

用高温高压方法合成了Ｓｒ２ＳｉＯ４Ｅ＾３＋ｕ，Ｂｉ＾３＋和ＳｒＳｉＯ３Ｅｕ＾３＋＿，Ｂｉ＾３＋，研究了合成压力对其发光性能的影响，与用溶胶－凝胶共沉淀法和常压高温法合成的产品作比较，常压制备的ＳｒＳｉＯ３Ｅｕ＾３＋，Ｂｉ＾３＋为六角结构，而在２．３４－４．１０ＧＰａ的合成压力范围内，它转变为赝正交结构；常压下Ｓｒ２ＳｉＯ４；Ｅｕ＾３＋，Ｂｉ＾３＋，为单斜结构，在４．２ＧＰａ的合成压力下，未发现其结     

活性粉末混凝土的研究与工程应用进展

活性粉末混凝土(RPC)由于其高强度、高韧性、低孔隙率和极低渗透性引起了国内外研究人员的重视。首先讨论了RPC的设计原理;对比了RPC与其他混凝土结构的力学和耐久性等性能,指出RPC具有突出的优异性能;详细介绍了RPC在预制结构、预应力结构等领域的工程应用,分析了RPC目前所面临的问题。在未来的几十年中,RPC将作为高性能的混凝土广泛应用于各种建筑工程中。     

添加剂LiF对FeNi粉末触媒合成金刚石的影响

研究了添加剂LiF对FeNi粉末触媒合成金刚石的影响.实验中将一定比例的无定形LiF、粉末直接添加到FeNi-C粉末体系中并均匀混合,利用高温高压条件,进行掺LiF合成金刚石的研究.实验结果表明,由于体系中LiF的掺入,对金刚石的合成条件没有明显的影响;借助X衍射测试发现,在高温高压下,体系中LiF的成份并没有发生变化;借助于光学显微镜发现,FeNi-LiF-C体系合成出的晶体晶形完整,但透明度变的很差且表面变得很粗糙,包裹体增多;通过扫描电子显微镜(SEM),对两种体系所合成金刚石表面的形貌进行了观察,发现FeNi-LiF-C体系所合成的晶体表面有凹坑出现.     

高模量树脂基体的研究现状

讨论了提高复合材料用树脂基体的主要途径与方法。对于复合材料树脂基体,利用反增塑剂的加入,使分子活动性降低,从而提高树脂基本模量。根据断裂理论,当高聚物分子化学键堆砌密度增大,自由体积减小,密度增大,模量提高,可选用高密度树脂,制备高模量基体。由于表面效应与体积效应,纳米材料的加入也可增大树脂基体的模量。     

高导电高耐磨铜基材料研究进展

介绍了几种主要高导电高耐磨铜基材料，指出添加石墨、陶瓷颗粒和合金元素可以提高材料的耐磨性，而导电率仍维持在较高水平，并对几种材料的增强机理作了初步探讨。回顾了近年来高导电高耐磨铜基材料的主要研究成果，并指出多元微合金化、基体纯化和晶粒细化、高度致密化为今后研究发展的方向。     

HIPS/CG-ATH纳米复合材料的性能

采用熔融共混法制备出了高抗冲聚苯乙烯(HIPS)/高性能纳米氢氧化铝(纳米CG-ATH)复合材料,研究了高性能纳米氢氧化铝的加入量对高抗冲聚苯乙烯阻燃性能、力学性能和热稳定性的影响.结果表明,高性能纳米氢氧化铝的加入有助于提高高抗冲聚苯乙烯的极限氧指数、拉伸强度、弯曲模量和热稳定性,但对高抗冲聚苯乙烯的冲击强度会产生不...