钛合金摩擦磨损特性及表面改性技术研究进展

钛合金具有密度小、比强度高、耐海水腐蚀等优点,在船舶、海洋工程、石油化工、航空航天等领域得到广泛应用。然而钛合金硬度低,耐磨性差,在摩擦工况下使用时,钛合金表面很容易发生擦伤。概述了不同应用领域钛合金的摩擦磨损特点,总结了改善钛合金摩擦磨损性能的常用表面处理方法,并对船用钛合金摩擦磨损特性的研究方向作出了展望。     

表面改性技术在棉纺钢领上的应用

较为系统地介绍了近十几年来表面改性技术在棉纺钢领上的应用情况,并对其中比较典型的四种钢领的摩擦学特性进行了试验研究。     

发动机零件的摩擦磨损机理和表面改性技术

有关研究表明,影响燃料消耗的两个主要因素是车身的自重和摩擦损失。在一个典型的发动机系统中,摩擦引起的损失超过总功率的40％。本文介绍了发动机零件摩擦磨损机理和表面改性技术的研究工作,以及普通的和新开发的润滑技术,和发动机摩擦学的研究方法。进而探讨了为减少摩擦损失,在发动机零件上采用表面改性技术的发展趋势。     

低温氧化表面改性对Ti6Al4V合金抗磨损性能的影响

采用600℃低温氧化处理对Ti6Al4V合金进行了表面改性,利用OM、AFM、XRD、显微硬度仪和磨损试验机等表征与考察氧化表面基本特性及磨损性能.结果表明:低温氧化处理使Ti6Al4v表面形成了金红石型TiO2氧化层,表面颜色、形貌、粗糙度和组织发生了变化,并有效地提高了表面硬度.在Ti6Al4V/Cr12MoV摩擦体系中,低温氧化处理的钛合金磨损量仅为未处理的1.52%,但氧化100h时,磨损量略有增加;在Ti6Al4V/UHMWPE摩擦体系中,低温氧化处理不仅提高了Ti6Al4V自身的磨损性能,而且也间接地改善了UHMWPE的磨损性能.     

离子注入对金属材料表面的改性

简述Ｃｒ，Ｍｏ，Ｎ，Ｔａ及ＲＥ等注入离子对金属材料表面的耐蚀改性机制。介绍了多元离子注入和离子束混合技术的性能与用途。     

激光诱导表面改性制备铜基非晶-纳米晶粉末冶金摩擦材料

为改善铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损性能,研究了激光诱导表面改性制备铜基非晶-纳米晶粉末冶金摩擦材料方法.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及硬度计等对粉末冶金摩擦材料层微观组织及性能进行了表征,结果表明:由于激光的急速加热和冷却以及以小质点杂质形式分布于α-Cu基体中的Zn,Sn和Pb元素抑制了再结晶的形核及长大,导致铜基非晶一纳米晶粉末冶金摩擦材料的形成.同时激光表面改性处理后,α-Cu相的晶粒尺寸减小了35%,二类应变均方根值增大39%,位错密度增加97%.聚合生长状态的α-Cu产生边缘溶解,大体积α-Cu枝解细小化.摩擦材料表观硬度提高了12.7%,α-Cu相显微硬度提高了14%.耐磨性能提高45%,摩擦系数升高1%.     

表面纳米化对低碳钢擦磨损性能的影响

用表面机械碱研磨对低碳钢板材进行表面处理,经X射线衍射及透射电镜分析表明,处理后的样品上已形成了纳米结构表层,用往复式摩擦实验机研究了处理后样品的摩擦磨损性能。结果表明其摩擦系数较未处理样品明显降低,其磨损量在低载荷及中等载荷作用下也较未处理样品降低,磨痕形貌的扫描电镜观察表明,表面纳米化能减弱低碳钢的疲劳磨损效应,提高材料的摩擦磨损性能。     

表面处理对镁合金摩擦磨损性能影响的研究进展

镁合金作为最轻的金属结构材料得到了广泛的关注和应用,但其摩擦磨损性能差制约镁合金的进一步发展.综述了近些年来开发的表面改性处理、表面形变强化、高能束表面强化和表面涂层处理等技术对镁合金摩擦磨损性能的影响以及其磨损机制;总结了镁合金表面处理技术在提高摩擦磨损性能方面的作用,并展望了其发展趋势.     

孕育与变质处理对高Ni-Cr铸铁的影响

研究了75SiFe孕育和REMg变质对金属型铸造高Ni-Cr铸铁铸态和回火态的组织与硬度的影响。结果表明,75SiFe孕育处理使石墨析出数量增多,增加了奥氏体+石墨的共晶体数量,石墨片长度增加,而板条状碳化物数量减少。REMg变质促进点球状石墨析出,石墨析出数量减少,碳化物转变为断网分布,即呈岛状和骨骼状,高冷却速度弱化REMg的变质作用。75SiFe孕育回火处理促进奥氏体分解,回火后残余奥氏体较多。75SiFe孕育降低高Ni-Cr铸铁的铸态和回火态硬度,而REMg变质可略提高高Ni-Cr铸铁的铸态和回火态硬度。     

超细氧化铁红粉体表面改性的研究

采用聚丙烯酸钠和钛酸酯两种改性剂对超细氧化铁红粉体进行改性试验,比较改性结果,分析改性机理,同时研究了强化球磨过程中加入改性剂这种复合改性工艺对铁红粉体的改性效果.试验表明:聚丙烯酸钠和钛酸酯都可以使铁红粉体达到很好的分散效果;而复合工艺不仅可以起到良好的分散作用,还能进一步提高粉体细化的程度.     

材料表面可控修饰新技术

聚合物"刷"是端接枝超薄聚合物层的形象描述,在材料表面形成聚合物"刷"是控制材料表面性质的一种有效手段.因其在材料表面结构分子设计中具有突出的优越性,近年引起了材料表面改性专家的广泛关注.介绍了表面引发可控/"活性"聚合制备可控聚合物"刷"技术,并展示了其在材料表面可控修饰中的应用.     

对含铬白口铸铁变质处理技术的评述

总结了变质处理对含铬白口铸铁组织和性能的影响。通过净化合金液,细化基体晶粒,细化碳化物可使铬合金白口铸铁的冲击韧性提高。     

铸铁表面化学镀工艺参数

通过化学镀的方法在铸铁表面生成非晶态的Ni-P镀层,优选出化学镀的最佳温度为93 ℃,最佳pH值为5左右,化学镀的镀速为13 μm/h,镀层的硬度达600 HV,镀层在10%的HCl溶液中,室温下腐蚀率＜0.8 g/(m2·h).     

变质处理对高强度灰铸铁钻削加工性能的影响

目前,通常采用加Mo高强度灰铸铁生产本体抗拉强度大于250MPa的大马力发动机缸体,由于Mo-Fe价格一直居高不下,使生产成本提高。因此开发低成本、高强度、易加工的灰铸铁具有重大意义。采用变质处理方法,生产满足大马力发动机缸体性能要求的不含Mo高强度灰铸铁,对比研究了含Mo与变质处理不含Mo高强度灰铸铁在钻削加工过程中的钻削抗力、扭矩、钻头磨损形貌、钻屑特征及两种灰铸铁的石墨形态、尺寸、分布和基体珠光体片间距对钻削加工性能的影响规律。结果表明,变质处理可以获得细小、弯曲、均匀分布的片状石墨,能够改善灰铸铁的钻削加工性能,同时提高抗拉强度。这为灰铸铁大马力发动机缸体毛坯国产化生产奠定了基础。     

铸造铝合金表面改性的研究进展

简述了铝合金的加工方法和表面改性的必要性。主要对表面合金化技术、表面敷层和电子束改性等技术应用于铸造铝合金表面改性进行总结。表面合金化方面介绍了激光和氩弧合金化方法在铸造铝合金表面改性方面的研究进展;表面敷层方面介绍了铸造铝合金的等离子喷涂、电化学方法的研究现状;介绍了铸造铝合金的电子束改性技术。     

轨梁BD1轧辊表面激光熔覆改性技术

目的 解决轨梁轧制过程中BD1轧辊耐磨性低且易沾钢的问题。方法 采用激光熔覆技术,研究熔覆层材质适用性,设定化学成分组分以析出大量碳化物为主要目标,同时考虑耐磨性、抗冷热疲劳性、焊接性能,采用正交试验研究C、Cr、Ni、Mo、W、Si、B元素在激光熔覆材料中的作用,由金相法检测晶粒取向及放大500倍观察微观裂纹评判确定最佳的粉料化学成分,并分析了熔覆材料的宏观硬度、金相组织等材料性能。同时,研究了激光功率、线速度、搭接量和送粉量等熔覆工艺参数对BD1轧辊表面质量的影响。结果 轨梁BD1轧辊孔型表面激光熔覆改性技术后,由于熔覆层表面形成了一层与轧材显著不同的金相组织,使得“焊合”现象不再发生,消除了粘钢现象。熔覆层氧化膜具有较高的耐磨损性能,提高了轧辊耐磨性。良好的冶金结合保证了熔覆层具有足够的抗压、抗冲击、抗机械疲劳和冷热疲劳能力。经过激光熔覆后,过钢量由原来的不足1000 t可以提高到6000 t以上。结论 激光熔覆改性处理改变了BD1轧辊表面材料,克服了粘钢现象,提高了其耐磨性,实现了BD1轧辊的高效循环利用,显著地提高了轨梁BD1轧辊的使用寿命。     

变质处理对高强度灰铸铁车削加工性能的影响

研究了变质处理对高强度灰铸铁车削加工切削抗力、切削表面粗糙度、刀具磨损的影响规律,试验表明:大量、细小、弯曲、分布均匀的石墨有利于提高灰铸铁的强度和改善灰铸铁的车削加工性能;细小、交错分布的珠光体组织有利于提高灰铸铁的强度,但降低灰铸铁的车削加工性能。采用JF-1和JF-2复合变质处理,不仅使灰铸铁的抗拉强度超过含Mo灰铸铁的抗拉强度,同时具有更优良的车削加工性能。     

一种磨球用低合金铸铁的改性研究

鉴于球磨机磨球使用寿命偏低,对一种磨球用低合金铸铁进行了变质处理和热处理,并对其显微组织、硬度和冲击韧度进行了检测。结果表明,变质处理结合热处理能改善低合金铸铁的组织,降低脆性,有效提高其力学性能。经稀土变质处理后再经970℃保温2 h空冷后,低合金铸铁的硬度和冲击韧度分别为44.7 HRC和4.94 J·cm-2,比铸态样品的硬度和冲击韧度分别提高了4.68%和56.83%。