搅拌摩擦加工道次对PI/7075铝基复合材料显微组织和耐磨性能的影响

在7075铝合金表面预置聚酰亚胺(PI)颗粒,利用搅拌摩擦加工(FSP)技术在不同加工道次下制备PI/7075铝基复合材料,研究了加工道次对复合材料显微组织和耐磨性能的影响。结果表明:增加加工道次可以减少复合材料内部缺陷,提高晶粒细化程度以及PI颗粒在铝合金基体中的分散性;复合材料的耐磨性能优于7075铝合金的,且随着加工道次的增加,耐磨性能提高;不同道次搅拌摩擦加工复合材料的磨损表面均存在少量犁沟和较浅的磨痕,其磨损机制均为黏着磨损和磨粒磨损。     

基于FSP技术制备CeO_2颗粒增强铝基复合材料

采用搅拌摩擦加工技术研究制备了CeO_2颗粒增强5083铝基复合材料,研究了加工道次对材料微观组织、显微硬度和磨损体积的影响。研究结果表明:CeO_2颗粒在基体中的分散程度随着加工道次的增加而增强;添加CeO_2颗粒可以提高材料的硬度和耐磨性,材料的显微硬度随着加工道次的增加而增加,3道次加工后的磨损体积最小。     

工业纯钛板多道次搅拌摩擦加工区的组织及摩擦磨损性能

在不同旋转速度下对工业纯钛板进行3道次搅拌摩擦加工(FSP),研究了FSP区的显微组织、硬度及摩擦磨损性能,并分析了纯钛板FSP前后的磨损形貌及磨损机制。结果表明:搅拌区组织发生了剧烈的塑性变形,形成了细小均匀的再结晶组织,且随着旋转速度提高,晶粒明显细化;FSP区的最高显微硬度可达到430HV,较基体的(230HV)提升了87%;FSP区的平均摩擦因数和磨损率分别可达0.24和5.36×10~(-4) mm~3·N~(-1)·m~(-1);基体的磨损机制为粘着磨损,FSP区的磨损机制主要为磨粒磨损。     

高熵合金增强铝基复合材料组织与显微硬度研究

以5083铝合金为基体,以FeCoNiCrMn高熵合金颗粒为增强相,通过搅拌摩擦加工技术制备了颗粒增强铝基复合材料,研究了加工道次对复合材料微观组织和显微硬度的影响。研究结果表明:增加加工道次可以使得FeCoNiCrMn高熵合金颗粒在基体中分散更加均匀,显微硬度结果显示添加FeCoNiCrMn高熵合金颗粒后复合材料硬度得到大幅度提升,且5道次加工后的显微硬度最高。     

镁合金表面的搅拌摩擦加工改性

采用搅拌摩擦加工技术通过加入Al_2O_3颗粒对AZ31镁舍金进行表面改性,研究了表面复合层的显微组织、力学性能及加工速度对显微组织的影响规律。结果表明:采用该技术可在合金表面成功制备出Al_2O_3/AZ31表面复合层,当搅拌头的旋转速度为1 500 r·min~(-1)、加工速度为23.5 mm·min~(-1)时,Al_2O_3颗粒均匀地分布在镁合金基体上,且与基体结合较好;Al_2O_3颗粒对再结晶晶粒的晶界起到钉扎作用,可显著细化晶粒;得到的表面复合层的显微硬度为55 HV,比母材硬度提高41%,细晶强化和颗粒强化对硬度的提高起着主要作用。     

搅拌摩擦加工工艺制备ZrO_2颗粒增强镁基复合材料的组织与力学性能

利用4道次搅拌摩擦加工(FSP)工艺,分别将粒径为20nm的单斜晶ZrO_2(M-ZrO_2)颗粒和40nm的正方晶ZrO_2(T-ZrO_2)颗粒添加到AZ31镁合金中制备了ZrO_2颗粒增强镁基复合材料,研究了复合材料的显微组织与力学性能,并与无强化颗粒FSP镁合金的进行了对比。结果表明:M-ZrO_2颗粒和T-ZrO_2颗粒增强镁基复合材料的晶粒尺寸分别约为6μm和2μm;两种ZrO_2颗粒均弥散分布于复合材料中,且均未与基体反应生成新物相;ZrO_2颗粒可有效提高镁合金的硬度、屈服强度和抗拉强度,且T-ZrO_2颗粒的强化效果更好;无强化颗粒FSP镁合金与M-ZrO_2颗粒增强复合材料拉伸断口均具有混合断裂特征,前者的韧性断裂特征较明显,后者的脆性断裂特征较明显。     

化学镀Ni-P-MoS2/Al2O3复合镀层制备及其性能

通过化学沉积法在MoS2颗粒表面形成一层氧化铝,采用化学复合镀覆的方法制备Ni-P-MoS2/Al2O3复合镀层。研究复合镀液中MoS2颗粒含量和搅拌速度对复合镀层显微硬度及摩擦磨损特性的影响,比较由MoS2改性方式和添加分散剂方式获得镀层的性能,分析复合镀层的横截面及表面形貌。结果表明:随着MoS2颗粒含量和搅拌速度增加,镀层显微硬度、摩擦因数、耐磨性均先减小后增大。与添加分散剂制备的Ni-P-MoS2复合镀层相比,改性颗粒获得的Ni-P-MoS2复合镀层的自润滑性、显微硬度、耐磨性均有所提高。     

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。     

搅拌速率对FSP制备ZrO_2/2024表层复合材料的影响

应用FSP(friction stir processing)制备ZrO2/2024表面复合材料,可以使得铝合金具有更好的耐磨性以及热障性能。在两种不同旋转速率参数条件下(搅拌头转速为1000 r/min和1600 r/min,横向移动速率为20 cm/min),制备的表面复合材料复合层厚度大约为200μm～700μm。对增强颗粒的分布、形貌和复合材料的显微硬度值进行的研究表明,ZrO2颗粒均匀地分布在铝合金基体内,与基体有良好的结合性;复合材料复合层的显微硬度值在1000 r/min以及1600 r/min条件下,较铝合金基体分别提高了83%和46%。     

金刚石颗粒粒径对Ni-Co/金刚石复合镀层微观组织和耐磨性能的影响

运用埋砂复合电沉积法制备了金刚石颗粒增强Ni-Co合金复合镀层,研究了金刚石颗粒粒径对Ni-Co/金刚石复合镀层微观组织结构、致密度、显微硬度和摩擦学性能的影响。结果表明:随金刚石颗粒粒径的增大,Ni-Co/金刚石复合镀层的致密度和显微硬度均随之降低,且当颗粒粒径为6~12μm时,复合镀层致密度最高为0.9,硬度最高达950HV;随金刚石颗粒粒径的增大,复合镀层的磨损失重逐渐减小,当金刚石在粒径125~150μm范围时,磨损失重最小。     

GCr15表面涂层与织构复合摩擦改性方法研究

研究了表面涂层-织构复合改性对GCr15材料零件高速运转条件下摩擦磨损性能的影响及其减摩机理。首先在GCr15表面热喷涂厚度约30μm的巴氏合金涂层,然后采用皮秒光纤激光器在涂层表面加工凹坑织构。采用球-盘摩擦磨损试验机对改性表面进行摩擦学测试,球试样和盘试样基体材料同为GCr15。研究发现,复合改性处理后GCr15盘试样表面微织构的毛刺硬度有所降低,与未经过复合改性处理的试件相比,复合改性表面的平均摩擦系数与体积磨损率明显降低;磨损检测结果显示复合改性表面试样产生的磨粒明显减少,磨损区域边界的塑性流动与磨粒磨损情况得到显著改善。GCr15材料表面经过复合改性处理后,织构加工质量和颗粒捕捉能力有了明显提高,从而使复合改性表面的摩擦学性能得到增强。     

搅拌摩擦加工镁合金摩擦磨损性能研究

采用搅拌摩擦加工技术(Friction Stir Processing,简称FSP)对AZ31镁合金进行了表面改性,分别实验了加入纳米SiC粒子的FSP试样和没有加入粒子的FSP试样的摩擦磨损行为.研究结果表明:加入纳米SiC粒子的FSP试样的表面硬度明显高于没有加入粒子的FSP试样的表面硬度;由于纳米SiC粒子的加入,显著细化了镁合金基体的晶粒尺寸,与未加入粒子的FSP试样相比,加入纳米SiC粒子的FSP试样表现出更好的耐摩擦磨损性能.     

火焰喷焊和等离子堆焊制备Ni60及Ni60-WC涂层的组织与性能

采用火焰喷焊与等离子堆焊工艺分别制备了Ni60与Ni60-WC涂层,对比研究了两种涂层的显微组织、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明:Ni60与Ni60-WC喷焊层比相应堆焊层的内部缺陷多、孔隙率高;喷焊层硬度曲线波动大,堆焊层硬度分布均匀;喷焊层磨损表面粗糙,划痕较多,而堆焊层磨损表面平滑;WC颗粒的添加提高了喷焊层与堆焊层的硬度和耐磨性;火焰喷焊工艺下,WC颗粒的添加使得涂层孔隙率增大,WC颗粒发生一定的脱碳,而等离子堆焊工艺下WC颗粒的添加对涂层孔隙率影响不大,WC颗粒能较完整地保存在涂层内。     

TC4钛合金表面低压渗氮层的显微组织与耐磨性能

为了提高TC4钛合金的表面硬度及耐磨性,对其进行了820℃×10h的低压渗氮处理;通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计及磨损试验机研究了表面渗氮层的显微组织与耐磨性能。结果表明:渗氮处理后,该钛合金表面形成了由表面氮化物层和次表面氮扩散层组成的渗氮层,其物相组成为TiN、Ti_2AlN和Ti_3Al;渗氮层的表面硬度为800~900HV,比基体的提高了近3倍,截面硬度随着深度的增加而下降;在相同条件下,渗氮后试样的磨损质量损失比未经渗氮处理的小,且随载荷的增加磨损质量损失增加更缓慢,耐磨性得到了极大的改善。     

纳米碳化硅增强铜基复合材料的组织及其磨损性能

为了探求在常温下制备颗粒弥散增强金属基复合材料的方法,采用复合电铸工艺在室温下制备了纳米碳化硅粒子弥散增强铜基复合材料,对其表面形貌、微观组织结构进行了观察,对显微硬度、磨损性能及导电性能进行了测试。结果表明：纳米碳化硅粒子均匀弥散分布在铜基体中,且与基体结合良好;复合材料表面平整、细密;与电沉积纯铜材料相比,其显微硬度明显提高,磨损性能改善,导电性能下降幅度不大。     

搅拌摩擦加工对AM60B镁合金高温摩擦磨损性能的影响

在不同的旋转速度和进给速度下对AM60B镁合金进行搅拌摩擦加工(FSP),研究FSP对AM60B镁合金微观组织和硬度的影响;研究搅拌摩擦加工之后的AM60B镁合金在不同温度下的摩擦磨损性能,并分析其磨损机制。结构表征结果表明:FSP使AM60B镁合金搅拌区的晶粒细化,热机影响区的晶粒再结晶,热影响区的晶粒变长;随着旋转速度的升高晶粒尺寸增大。摩擦磨损试验结果表明:随着试验温度的升高,FSP处理试样的磨损率增大,摩擦因数增大;1 600 r/min、200 mm/min下的FSP处理试样,在25℃时的磨损率是母材的70%,200℃时的磨损率为母材的95%;25℃下,AM60B镁合金的磨损机制为磨粒磨损和轻微的剥层磨损,FSP处理试样的磨损机制主要是磨粒磨损,而100和200℃下,AM60B镁合金和FSP处理试样磨损机制均为严重的剥层磨损;200℃下,进给速度为200 mm/min,旋转速度为2 400 r/min时,试样表面磨损最严重,进给速度为300 mm/min,旋转速度为2 000 r/min时,试样表面磨损最轻,这可能是由于FSP引起了镁合金的硬度变化,从而影响了耐磨性的变化。     

镍-氧化镧纳米颗粒复合电铸的研究

采用复合电铸工艺制取了含La2 O3 纳米颗粒的镍基复合电铸层 ,研究了La2 O3 纳米颗粒共沉积量对复合电铸层微观组织及显微硬度的影响。结果表明 ,随着La2 O3 纳米颗粒共沉积量的增大 ,复合电铸层表面更加平整、组织也更加细致均匀 ,基质金属镍的晶粒得到进一步细化 ,因而复合电铸层的显微硬度也随之升高。     

40Cr钢表面低温气体碳、氮、氧多元共渗层的摩擦学性能

利用低温气体多元共渗技术将碳、氮、氧元素同时渗入40Cr钢表面形成改性层。分析了保温时间对渗层厚度的影响,研究了改性层的显微组织、厚度、结构、渗层硬度及干摩擦磨损性能。结果表明：经多元共渗后表面改性层由疏松层、白亮层和过渡层组成;白亮层的硬度最高,达到850HV,多元共渗后40Cr钢表面的耐磨性能显著提高。     

搅拌叶片表面原位合成TiC颗粒增强高锰钢复合层的制备及性能

采用燃烧合成反应铸渗结合真空消失模铸造工艺，在ZG120Mn13Cr2高锰钢搅拌叶片表面制备原位合成TiC颗粒增强高锰钢复合层，研究了该复合层的显微组织、硬度以及在湿砂磨损条件下的耐磨性能，并与BTMCr20高铬铸铁和ZG120Mn13Cr2高锰钢的硬度和耐磨性能进行对比，测试了复合层叶片在稳定土条件下的现场使用寿命。结果表明：复合层与高锰钢基体呈冶金结合，其组织由原位合成的细小TiC颗粒、外加的粗大TiC颗粒和高锰钢基体相构成，原位合成的TiC颗粒呈圆球或近圆球状均匀分布在基体相中；复合层的平均硬度为58 HRC,高于高锰钢低于高铬铸铁，磨损质量损失略高于高铬铸铁但远低于高锰钢。复合层叶片的现场使用寿命为1 700 h,为高锰钢叶片的2倍以上，略高于高铬铸铁叶片。     

Ni-ZrO2纳米复合电铸层表面形貌、组织结构及性能研究

通过复合电铸工艺制备Ni-ZrO2纳米复合电铸层,探讨了镀液中纳米ZrO2颗粒悬浮量和电流密度对Ni-ZrO2纳米复合电铸层表面形貌的影响,用SEM、TEM和显微硬度仪对纳米复合电铸层的表面形貌、组织结构和显微硬度进行了分析。结果表明,镀液中纳米ZrO2颗粒悬浮量和电流密度对纳米复合电铸层表面形貌有较大程度的影响。纳米ZrO2颗粒细化了复合电铸层中基质金属的晶粒,使复合电铸层的表面光滑平整,组织均匀、致密,显微硬度大幅度提高。