Si对新型Fe3Al基-石墨合金组织和力学性能的影响

采用熔炼法制备出新型Fe3Al基-石墨固体自润滑材料,研究Si含量对Fe3Al基-石墨固体自润滑材料的显微组织、力学性能以及干摩擦磨损性能的影响。结果表明：Si可以促进C原子在Fe-Al-C液态合金中熔入及凝固过程中的石墨化,对Fe3Al基体有固溶强化作用。随着Si含量增加,C原子的石墨化作用增强,合金的硬度逐渐降低,抗弯强度逐渐增大;但Si合金超过3.5%（质量分数）时,由于Si在Fe3Al基体中的过多固溶,三点弯曲强度明显降低。研究表明,Fe3Al基-石墨合金具有高的耐磨性能和良好的润滑性能,摩擦因数随着合金中石墨面密度的增大而降低,磨损率随Si含量的增加而减小,其中Si含量为3.5%的合金经过900℃、15 h退火处理后,综合力学性能好,其磨损率仅为QT-500球墨铸铁的1/20。     

二硫化钼含量对自润滑涂层组织及性能的影响*

利用超音速火焰喷涂技术制备了4种不同MoS2含量的镍基自润滑涂层,并对涂层进行了组织和性能研究.结果表明：随着自润滑材料MoS2含量的增加,涂层的显微硬度、结合强度和滑动摩擦因数都明显降低;当MoS2含量由6%增加到9%时,涂层滑动摩擦因数由0.18减小到0.16,变化处于平稳,但磨损量却由0.5 mg/m突然增大到1.6mg/m;涂层中条状未熔MoS2和孔洞的存在,是其显微硬度、结合强度和摩擦因数减小的主要原因.     

摩擦速度和加载载荷对时效态Al-Sn-Cu合金摩擦磨损性能的影响（英文）

研究在油润滑状态下摩擦速度和加载载荷对时效态Al-Sn-Cu合金摩擦磨损性能的影响。结果表明:由于峰时效合金较欠时效和过时效合金具有最佳的强度-塑性配比和更高的硬度,因此峰时效合金表现出最优的摩擦磨损性能。摩擦速度和加载载荷对合金磨损率和摩擦因数具有显著影响。随着摩擦速度的增大,磨损表面的润滑膜和Sn相更为均匀,合金的磨损率和摩擦因数均降低;然而随着加载载荷的增加,均匀的润滑膜和Sn相被严重破坏,合金磨损率急剧上升。Sn相和包括中间润滑层、摩擦氧化层的润滑膜是影响Al-Sn-Cu合金摩擦磨损性能的决定性因素。     

新型Ni-Cu-C合金中石墨的球化处理及其性能

采用熔炼法制备出新型Ni-Cu-C固体自润滑材料, 研究了稀土镁球化剂对Ni-Cu-C合金中石墨的球化作用. 结果表明: 在加入铜量0～50%范围内, 用0.75%的稀土镁球化剂可以使结晶的石墨有效球化; 石墨经球化处理后, 形核密度提高, 分布均匀; 铜的固溶作用提高了合金基体的硬度, 增大了材料的电阻率, 在加入量大的情况下, 对石墨有一定的球化作用, 但降低石墨的含量; Ni-Cu-C合金的自润滑性能随石墨含量的提高及球化而得到改善; 与退火态45#钢和GCr15轴承钢进行干摩擦磨损时, Ni-20%Cu-3.5%C合金的摩擦因数分别保持在0.12和0.13.     

定向凝固Cu-Pb偏晶合金摩擦磨损性能的研究

通过定向凝固制备了Cu-Pb偏晶合金试样,并分别进行了无润滑和油润滑条件下的摩擦磨损实验.结果表明:干摩擦条件下定向凝固Cu-Pb金属基自润滑复合材料的摩擦系数随铅含量的增加而下降,减摩自润滑效果逐渐提高.铜铅自润滑材料在含油的状态下,形成了一种复合润滑体制,具有很强的吸油能力,能形成高效能的胶体油铅混合液态薄膜.由于摩擦接触表面间油膜的存在,减轻了微凸凹体的接触及表面间元素传递过程,降低了摩擦系数.由于定向凝固工艺方法使得第二相更加均匀,因此该方法制备的铜铅自润滑材料普遍比熔铸方法制备的铜铅自润滑材料在油润滑状态下的摩擦系数要低.     

石墨/铜铁基自润滑复合材料的摩擦学性能研究

采用感应加热烧结粉末冶金的方法,以铜铁合金为基体,添加石墨制备石墨/铜铁基自润滑复合材料,对比研究了添加石墨前后2种材料的组成、结构、表面形貌及摩擦学性能,并分析了磨损机理。研究结果表明:添加石墨能起到润滑作用,使材料的摩擦因数减小,磨损率降低;添加的石墨一部分转化成新态,其余则进入材料的空隙中,在摩擦过程中形成润滑膜起到减摩的作用;添加石墨后,摩擦材料的磨损机制由粘着磨损变为磨粒磨损。     

镀铜石墨含量对Fe-25Cu基摩擦材料组织结构及摩擦性能的影响

目的 为改善石墨与铜铁基摩擦材料的结合方式,探究不同含量的镀铜石墨对铜铁基摩擦材料组织结构的影响,并研究加入不同含量的镀铜石墨时,摩擦材料的摩擦性能和摩擦机理。方法 采用热压烧结法制备Fe-25Cu基摩擦材料,利用扫描电镜、X射线衍射等表征手段进行表征,并利用摩擦磨损试验机测试摩擦材料的摩擦性能,分析摩擦因数。摩擦试验后的材料利用扫描电镜进行表面观测,分析摩擦磨损机理。计算材料摩擦后的磨损量,以此分析镀铜石墨含量对摩擦材料的影响。结果 相同转速下随着镀铜石墨含量的增加,平均摩擦因数降低,当镀铜石墨的质量分数为9%时,摩擦因数曲线最平稳;随着镀铜石墨含量的增加,摩擦因数逐渐降低,磨损率先减少后增加。当加入9%的镀铜石墨时,该材料的摩擦性能最好,此时材料的摩擦因数为0.436,磨损率最低为0.023 mm;黏着磨损和磨粒磨损是添加镀铜石墨的摩擦材料的主要摩擦机理。结论 在Fe-25Cu基摩擦材料中镀铜石墨与基体的结合情况优于石墨与基体的结合,同时加入镀铜石墨Fe-25Cu基摩擦材料的摩擦因数高,磨损量小。     

Zn对ZCuSn10Pb10合金组织与摩擦磨损性能的影响

研究了重力铸造下Zn含量对ZCuSn10Pb10合金组织与磨损性能的影响。结果发现,Zn含量在0.1%～1%时Pb颗粒较大且偏聚在枝晶间,在1.0%～1.9%时Pb颗粒细小且分布均匀。Zn含量在0.1%～1.3%时合金的硬度变化不大,Zn含量超过1.3%后,硬度开始下降,Zn含量为1.3%,合金的抗拉强度和伸长率最高。干摩擦条件下,合金的磨损率随着Zn含量的增加呈先增加后减小然后增加趋势,Zn含量为1.3%的合金磨损率最低,磨损测试后铅膜均匀分布在接触面上,起到了良好的润滑作用。低油润滑条件下,合金的摩擦因数和磨损率在Zn含量为0.1%～1.6%时波动不大,Zn含量增加至1.6%以后上升幅度明显。     

SiC靶功率密度对无氢掺硅类金刚石薄膜摩擦学性能的影响

采用直流磁控溅射石墨靶、中频磁控溅射碳化硅靶以及离子源辅助的复合沉积技术,制备出膜层质量优异、摩擦因数和磨损率较低的具有不同Si含量的无氢掺硅类金刚石薄膜。使用XPS、拉曼光谱仪、台阶仪、纳米硬度计、SEM、EDS以及球盘式摩擦磨损试验仪测试并表征薄膜的微观结构、力学性能和摩擦学性能。研究表明,该技术能够成功制备出无氢掺硅类金刚石薄膜;随着SiC靶功率密度的增加,薄膜中Si的含量和sp3键的含量逐渐增加,其纳米硬度和弹性模量先增大后减小,摩擦因数由0.277降低至0.066,但其磨损率从6.29×10-11 mm3/Nm增加至1.45×10-9 mm3/Nm;当SiC靶功率密度为1.37W/cm2时,薄膜的纳米硬度与弹性模量分别达到最大值16.82GPa和250.2GPa。     

超音速激光沉积Cu-Al2O3-石墨复合涂层微观结构及耐磨损性能

目的 研究不同石墨含量对超音速激光沉积Cu-Al2O3-石墨复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能的影响。方法 利用扫描电子显微镜、能量色谱仪、维氏硬度计、激光共聚焦扫描显微系统、X射线衍射仪、摩擦磨损测试对复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能及磨损机制进行分析。结果 随着原始粉末中镀铜石墨质量占比的增加,Cu-Al2O3-石墨复合涂层的沉积效率逐渐降低。基于Al2O3颗粒的原位喷丸效应及激光辐照的加热软化效应,复合涂层具有致密的微观组织,且复合涂层与基体界面结合良好。单一添加Al2O3颗粒可以将Cu涂层的硬度从108.19HV0.2提高至121.82HV0.2。随着石墨含量的增大,涂层的显微硬度逐渐降低,镀铜石墨在原始粉末中的质量分数从5%增至15%,Cu-Al2O3-石墨复合涂层的硬度从116.09HV0.2降至94.17HV0.2。添加石墨能够在复合涂层表面形成固体润滑层,降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能。CuAlGr10复合涂层具有最优的耐磨损性能,磨损率为0.7×10⁻⁴ mm³/(N.m)。此外,由于激光辐照促进了复合涂层内部颗粒间的界面结合,均匀分散在石墨润滑相中的Al2O3颗粒作为负载支撑和耐磨相,可进一步降低复合涂层的磨损率。结论 Cu-Al2O3-石墨复合涂层优异的耐磨性能是润滑相石墨颗粒和硬质增强相Al2O3颗粒共同作用的结果,石墨的添加能够降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能,但过量的石墨颗粒会对涂层产生割裂作用,导致增强相Al2O3颗粒脱离涂层,从而加剧涂层的磨损。     

W含量对CrWN涂层在干摩擦和油润滑下的摩擦学性能影响

利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪、3D形貌仪和往复式摩擦磨损试验机考察了W含量对CrWN涂层在干摩擦和PAO润滑条件下的摩擦学性能影响。结果发现：随W含量的增加,利用离子束辅助沉积技术制备的CrWN涂层显微结构从致密柱状晶变成粗大柱状晶,再变成纤维状晶。硬度随W含量的增加先增大后减小,当W含量为9.96 at.%时硬度最大。CrWN涂层在干摩擦条件下的摩擦系数随W含量的增加先减小后趋于不变,但在PAO润滑条件下的摩擦系数随W含量的增加逐渐减小。干摩擦下, 掺少量W元素会加重CrN涂层试样及其对磨球的磨损;但W掺杂显著改善CrN涂层试样及其对磨球在PAO润滑条件下的耐磨性。     

TiNi60合金在油润滑下的超滑行为(英文)

研究了4种润滑油(蓖麻油、菜籽油、透平油、石蜡油)对TiNi60合金润滑性能的影响。研究发现,TiNi60合金在可再生蓖麻油润滑下呈现出摩擦因数为0.008的超滑现象。TiNi60合金在干摩擦及4种润滑油下的销-盘摩擦磨损实验研究表明:TiNi60合金在油润滑下具有优异的摩擦学性能,蓖麻油的润滑性能最优,摩擦因数最小,长时间摩擦后摩擦副表面无可测磨损。超滑机理归纳为极性高、碳链长的蓖麻油在TiNi60合金表面形成了边界润滑膜以及摩擦诱发的解离—OH基团形成屏蔽表面有关。     

深冷处理对合金铸铁组织及耐磨性能的影响

采用OM、SEM、XRD、摩擦试验等分析手段研究了合金铸铁在淬火+回火后增加深冷处理工艺对组织及耐磨性能的影响。结果表明:深冷处理前后合金铸铁的石墨形态均主要以A型为主,级别为5级,深冷处理后马氏体晶界上析出超微细碳化物,残留奥氏体的体积分数由19.6%减小为14.8%,使得合金铸铁的硬度增加了3 HRC;深冷处理后合金铸铁在25~100 ℃的平均热膨胀系数由13.34×10^-6 K^-1减小至10.97×10^-6 K^-1,材料随温升其性能稳定性较好;同工况油润滑条件下,深冷处理后的合金铸铁磨损体积和摩擦因数小于未深冷的合金铸铁。     

液压作动器关键部件摩擦磨损性能分析

为了探究不同润滑状态下,液压作动器关键部件材料和表面处理技术的选择对摩擦磨损性能的影响,在干摩擦、乏油润滑以及充分供油润滑3种润滑状态下,分别对活塞-液压缸内壁与活塞杆-端盖2种应用工况开展正交摩擦试验。通过测试不同对摩副的摩擦因数、磨损量以及磨损前后表面形貌的变化,分析润滑状态对2种应用工况磨损性能的影响。受导向带的表面织构及碳化钨自润滑性能的影响,在干摩擦与乏油润滑状态下,活塞-液压缸配伍界面采用40Cr-导向带对摩副、活塞杆-端盖配伍界面采用碳化钨-导向带对摩副时的摩擦因数较低;而在充分供油润滑条件下,由于接触界面之间会形成油膜,使得摩擦磨损趋势与上述结果相反,活塞-液压缸配伍界面采用Cu-40Cr对摩副、活塞杆-端盖配伍界面采用Cu-碳化钨对摩副时的摩擦因数较低。     

感应淬火对合金铸铁组织与油摩擦性能的影响

目的 优化感应淬火工艺,为提高合金铸铁表面硬度及耐磨性能提供理论依据。方法 通过热力学计算和同步热分析法测试分析了合金铸铁相变规律,并对该材料在6 kW和8 kW功率下进行了2~8 s高频表面淬火。采用扫描电镜(SEM)、洛氏硬度计、摩擦磨损试验机,研究了不同感应淬火工艺对合金铸铁显微组织、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果 合金铸铁经感应淬火后,组织为珠光体+马氏体+石墨+磷共晶,随加热时间延长,马氏体含量增多,珠光体与磷共晶逐渐减少,直至6 kW/8 s、8 kW/6 s时消失,但是继续延长时间会产生裂纹。硬化区硬度随加热时间增长而提高,峰值为50HRC,二者的关系可用Logistic曲线描述。硬度升高会提升耐磨性,超过一定硬度后,摩擦系数在0.11波动。不同形式的裂纹可以造成磨痕宽度具有不同的变化规律。结论 感应淬火可有效提升合金铸铁的表面硬度及油摩擦性能。     

高速滚动轴承用TiNi60合金的润滑性能及油气润滑两相流流型的数值计算(英文)

销-盘摩擦磨损实验研究表明:TiNi60合金在PAO油润滑下具有优异的摩擦学性能,稳定阶段的平均摩擦系数由干摩擦的0.6降低到油润滑下的0.1,而且非常稳定。从SEM磨损形貌图可知:油润滑下TiNi60合金的磨损表面光滑,粘着磨损明显减弱。在实际研究中,仿真计算是获得高速滚动轴承在油气润滑下各项工作性能数据的有效方法。采用FLUENT数值计算了油-气两相流在水平管子内的流型分布,得到了最佳油、气的进口速度,为高速滚动轴承用TiNi60合金在油气润滑下的使用提供了理论依据。仿真计算结果表明:当空气速度为10m/s和油速度为0.05m/s时,可以得到最佳的环状流型分布。     

铸造Al-Pb轴承合金的组织和性能

利用一种新的搅拌铸造技术生产系列铸造铝铅合金,含铅量的变化范围在ω（Ｐｂ）－０￣２５％,试验中,研究了铸态铝铅合金的显微组织和力学性能。结果表明,在研究的含铅量范围内,铸态合 硬度、抗拉强度和虎率都随铅的质量分数的增加而下降。断口分析表明,随质量分数的增加断口特征逐渐由塑性向脆性转变。而摩擦磨损性能随铅的质量分数的增加有一最佳值,即铅的质量分数为１５－２０％时,其磨损量和摩擦系数最小。     

纳米稀土氧化物对7075铝合金硬度和耐磨性的影响

对于超硬铝合金7075，本文通过加入纳米稀土氧化物来提高其硬度。在本次实验中加入纳米稀土氧化物的含量为0．2％，原铝合金7075和改性后的铝合金7075作硬度对比，结果加入纳米稀土氧化物的铝合金7075硬度较原铝合金7075提高22．4％。在干摩擦磨损测试中，加入纳米稀土氧化物的7075铝合金磨痕宽度比原铝合金7075小。     

芦荟胶液对Co-Cr-Mo合金摩擦学性能影响的研究

目的芦荟多糖胶液具有良好的流变性和生物相容性,有望成为一种绿色润滑液。方法首先提取新鲜芦荟胶液充当润滑液,采用红外光谱分析芦荟胶液中的多糖成分。在球-盘摩擦实验装置上分别研究干摩擦、水和芦荟胶液润滑下,氧化锆陶瓷球与Co-Cr-Mo合金对磨时的润滑行为,并对不同润湿性的Co-Cr-Mo表面的摩擦学性能进行初步探讨。最后利用扫描电镜和能谱仪分析磨损表面的微观形貌和元素分布。结果润湿性对Co-Cr-Mo表面的摩擦学性能有显著影响。干摩擦条件下,疏水性表面的平均摩擦系数为0.65,低于亲水性表面的摩擦系数。水润滑时,疏水性表面的平均摩擦系数为0.35,要比亲水性表面的低20%左右。当采用芦荟胶液润滑时,Co-Cr-Mo表面的摩擦系数显著降低,其中亲水性表面的摩擦系数更稳定,其平均摩擦系数仅为0.28。结论芦荟胶液润滑条件下,合金表面的磨损较轻,其主要磨损形式表现为轻微的犁沟。芦荟胶液中的多糖组分在摩擦作用下在摩擦表面形成转移膜,对Co-Cr-Mo合金起到润滑防护的作用。