三种热喷涂WC-CoCr涂层的组织及腐蚀行为

采用超音速火焰喷涂(HVO/AF)方法在45#钢表面制备了三种WC-CoCr涂层.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对涂层组织结构进行了表征.测定了涂层截面的维氏硬度,并在3.5% NaCl溶液中进行了涂层的动电位极化曲线测试.结果表明: 两种AC-HVAF喷涂层都含有较多的硬质相颗粒,并且其硬度值远高于另外一种HVOF喷涂层,约高60%～70%.组织较致密且涂层较厚的AC-HVAF喷涂层具有最高的腐蚀电位和最低的腐蚀电流密度.文中对三种涂层的腐蚀机理进行了分析讨论.     

石墨对镍基固体润滑涂层组织与性能的影响

采用超音速火焰喷涂技术在45钢表面制备了含石墨和MoS2双组元润滑剂的Ni基固体润滑涂层,研究加入石墨(含量0%～9wt%)对涂层组织和性能的影响及双组元润滑剂在涂层中的相互作用.结果表明,随着石墨含量的增加,涂层中的孔隙增加,结合强度降低,摩擦系数和磨损率先下降后上升.石墨含量为3.0%时,石墨与MoS2的协调作用有利于保障涂层摩擦表面润滑相的连续形成,涂层摩擦系数为0.26,磨损率为0.82×10-3 mg·s-1,减磨性最优.     

NiCrBSi超音速火焰喷涂层在不同温度下的磨损行为

采用超音速火焰喷涂在铸铁表面制备了NiCrBSi喷涂涂层,以研究其在不同温度下的摩擦磨损行为.?采用pin-on-disc试验设备在室温和300?℃下对NiCrBSi涂层进行了摩擦磨损试验,分析了温度对NiCrBSi涂层摩擦系数和磨损率的影响规律;采用XRD和SEM对NiCrBSi喷涂态涂层进行了微观组织结构分析;通过...     

超音速火焰喷涂铝青铜涂层微动磨损行为

目的 改善铝合金的抗微动磨损性能.方法 采用超音速火焰喷涂技术在ZL114A铝合金表面制备铝青铜涂层,在不同温度(25、200、300℃)下对有、无涂层的ZL114A铝合金样品进行微动磨损测试,通过对涂层性能和磨痕形貌进行表征分析,探索铝青铜涂层的抗磨损性能.结果 铝青铜涂层均匀致密,与铝合金基体结合良好,显微硬度为279HV0.3,结合强度为74 MPa.不同温度(25、200、300℃)下,涂覆铝青铜涂层样品的平均微动摩擦系数分别为0.898、0.886、0.744,磨损率分别为10.249×10–7、0.035×10–7、0.207×10–7 m3/(N·m),相比基体的平均微动摩擦系数和磨损率,3种温度下分别下降了34.5％、42.9％和58.9％.对磨痕的形貌和三维轮廓的分析表明,在25、200、300℃下,铝青铜涂层的磨损机制不相同,25℃下为磨粒磨损和剥层,200℃下为磨粒磨损、剥层、氧化磨损和粘着磨损,300℃下为塑性变形、氧化磨损和粘着磨损.结论 制备的铝青铜涂层改善了基体的抗微动磨损性能.     

超音速火焰喷涂WC-CrNi涂层的滑动磨损特性研究

采用超音速火焰喷涂技术制备WC-CrNi涂层,研究了自配副磨损和三体磨损条件下,涂层的滑动磨损性能,并分析了涂层磨损前后的形貌及成分变化。结果表明:WC-CrNi涂层组织致密、结构均匀;两种磨损条件下,涂层的摩擦系数相差较大,三体磨损时,涂层损伤严重,由于配副接触面间第三体存在增加了摩擦阻力,使得摩擦系数稳定性变差;涂层在两种磨损条件下的磨损机制有所不同,自配副时的磨损机制为WC层状剥离,三体磨损下则以微切削并伴随塑性变形为主。     

热喷涂工艺对涂层摩擦磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂和爆炸喷涂法在金属表面制备了WC-Co单层涂层和NiCrAl／WC-Co梯度涂层，对涂层的室温干摩擦磨损性能进行了测定和分析。结果表明，超音速火焰喷涂WC-Co单层涂层具有最好的综合磨损性能。梯度涂层较好的结合力对摩擦磨损性能的影响只有在轻载时表现明显。涂层中原有的孔隙和摩擦过程中形成的孔洞可以在一定程度上减轻磨损，而不同条件下形成的磨屑对涂层的摩擦性能亦有较大影响。     

WC晶体结构特征对HVOF喷涂纳米结构WC-CoCr涂层组织及性能的影响

为提高纳米结构WC-CoCr涂层的综合力学性能,采用超音速火焰喷涂（HVOF）工艺制备纳米结构和超细结构WC-CoCr涂层。探讨了不同晶体特征的WC粉末对颗粒飞行和沉积变形过程的脱碳行为、涂层微观组织及力学性能的影响。结果表明：含有高密度位错的超细WC粉末在喷涂过程中发生了严重的氧化脱碳,形成了大量的W₂C相,涂层孔隙率较大,断裂韧性显著降低。而含有显著孪晶的纳米WC颗粒具有抑制WC脱碳和增强涂层断裂韧性的作用,纳米结构涂层呈现低脱碳率、高致密性、高硬度和高断裂韧性的优良综合性能。     

热喷涂铝青铜涂层的制备与微动磨损行为*

采用大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂在不锈钢表面制备铝青铜涂层,并考察涂层的显微组织、相组成以及微动磨损行为。结果表明,在微动初期涂层接触区内发生轻微损伤,表现为犁沟和粘着;随微动循环次数的增加,层状剥离和氧化成为涂层接触区内的主要损伤形式。超音速火焰喷涂涂层具有更高的致密度和硬度,提高了涂层抗粘着及犁削的性能,故在试验初期表现出较小的摩擦因数和磨损体积;但在微动损伤机制随循环次数增大转变为层状剥离和氧化后,大气等离子喷涂涂层具有更小的摩擦因数和磨损体积。这可能是由于大气等离子喷涂涂层具有更高含量的α相,提高了涂层的韧性抑制了脆性断裂。此外,磨痕内形成的致密氧化层和由应变强化得到的致密化组织减缓了涂层的进一步磨损和氧化。     

超音速电弧喷涂FeAINbB涂层的摩擦磨损行为

目的探讨FeAlNbB涂层的制备方法,研究FeAlNbB涂层的组织结构及摩擦磨损行为。方法通过超音速电弧喷涂技术制备FeAlNbB涂层,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析FeAlNbB涂层的组织结构及相组成,并利用显微硬度计和摩擦磨损试验机对FeAlNbB涂层的硬度及摩擦学行为进行研究。结果 FeAlNbB涂层主要由α-Fe、Fe_3Al、FeAl相组成,涂层的平均硬度为700HV。在试验参数下,涂层的摩擦系数在0.2~0.4之间,涂层的耐磨性为20#钢的12~33倍,涂层的磨损机理主要以犁沟效应和磨粒磨损为主。结论超音速电弧喷涂制备的FeAlNbB涂层与基体结合良好,组织致密。涂层中无非晶组织,但涂层的硬度、耐磨性能与FeAlNbB非晶态涂层相当。     

FeS固体润滑涂层的结构分析及磨损行为比较

新型固体润滑剂FeS涂层的优异减摩耐磨性能与制备工艺密切相关，利用低温离子渗硫和高速火焰喷涂的方法制备了FeS固体润滑涂层。在MM-200和QP-100磨损实验机上对比研究了这两种涂层的摩擦磨损行为。利用XRD分析了涂层的相结构，用SEM观察了涂层的表面、截面及磨面形貌，用划痕仪测定了涂层与基体的结合力。结果表明，离子渗硫FeS涂层的减摩性和耐磨性更好，而热喷涂层的抗擦伤性更佳，这是两种FeS涂层的组织结构不同所致。     

采用Cr3C2-NiCr和WC-CoCr粉末的HVOF处理

磨损是工业上导致零件和装备失效的三个主要问题中的一个。人们在不断探索改善零件性能的潜力,提出新的技术,力图提高零件的使用寿命,降低运作成本。由此看来,电镀及涂覆技术是很重要的。人们已经采用传统的镀硬铬来改善耐磨性（或）耐蚀性,然而电镀过程中会产生有害的致癌物质六价铬,致使其应用受到了越来越大的限制。因此,必须鉴别和研发无毒的、非致癌的和对环境友好的涂覆材料和工艺。其中用本文所述的HVOF工艺涂覆的“陶瓷合金”（Cr3C2NiCr-WC-CoCr）前景最被看好。用光学和电子显微分析法、X射线衍射法、密度和显微磨料磨损试验标征了用这种工艺获得的涂层的特性。从总体上看,WC-CoCr涂层的性能最好,由此可以认为,它是一种前景广阔、可以替代电镀硬铬的涂覆技术。     

钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为研究

目的 研究钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为,为该膜层在工业领域中的合理应用提供参考.方法 首先,在铝酸盐电解液中,通过恒压模式制备钛微弧氧化膜层,然后在四种摩擦工况下(干摩擦/GCr15对磨球、干摩擦/Al2O3对磨球、油润滑/GCr15对磨球和油润滑/Al2O3对磨球),测试微弧氧化膜层的摩擦学性能.通过XRD分析膜层的物相组成,通过SEM、EDS分析不同摩擦工况下磨痕的表面形貌和元素分布,测量膜层的摩擦系数和磨损率,探讨不同工况下钛微弧氧化膜层的摩擦磨损形式和机理.结果 干摩擦/GCr15对磨球工况下,膜层主要发生磨粒磨损,磨损率为1.4×10–5 mm3/(N·m);在干摩擦/Al2O3对磨球工况下,膜层迅速失效;在油润滑/GCr15对磨球工况下,膜层仅发生轻微磨损,表面出现疲劳剥落现象,磨损率为5.3×10–6 mm3/(N·m);在油润滑/Al2O3对磨球工况下,膜层疲劳磨损较严重,磨损率为1.5×10–5 mm3/(N·m).结论 当对磨副材料为硬度较低的金属材料时,钛微弧氧化膜层在干摩擦和油润滑工况下,均表现出良好的耐磨性,但干摩擦工况容易造成对磨副材料的严重磨损;当对磨副材料为高硬度的陶瓷材料时,干摩擦工况下,钛微弧氧化膜层的耐磨性很差,然而通过润滑油可以显著降低膜层的摩擦系数和磨损率.     

ZrO2填充PI/EP–PTFE固体润滑涂层的制备及其摩擦学性能

目的 提高发动机铝合金轴瓦在温升的油润滑甚至干摩擦工况下的摩擦磨损性能。方法 设计4种不同添加量的ZrO2填充PI/EP–PTFE涂层材料,采用液体喷涂工艺在A370铝合金基体表面制备涂层。通过摩擦磨损试验、纳米压痕试验、形貌特征及元素分布等测试试验,研究涂层在不同温度及不同润滑方式下的摩擦磨损性能。结果 涂层的硬度随ZrO2添加量的增加呈先增后减的趋势。在室温干摩擦工况下,涂层磨损率随ZrO2添加量的增加呈先减后增的趋势。当ZrO2添加量超过8%时,涂层进入动态平衡阶段的时间变长。4%ZrO2添加量的涂层性能最佳,室温干摩擦因数和磨损率分别为0.09和1.01×10^?6mm³/(N.m)。随着温度增加,摩擦因数呈先增后减的趋势,磨损率呈逐渐上升趋势。当ZrO2质量分数小于4%时,室温工况下涂层以黏着磨损为主;当添加量高于8%时,磨损机制以磨粒磨损为主。随着温度增加,涂层犁沟和磨损坑道更加明显。在油润滑工况下,摩擦因数和磨损量进一步减小。8 h油润滑和30 min干摩擦试验后,涂层出现磨痕深度高度相近,宽度不同现象。结论 在温升和不同摩擦接触状态下,涂层中高分子材料和ZrO2软化程度不均匀、大颗粒材料团聚、润滑油黏温特性是导致上述摩擦磨损变化的主要原因。     

Ni包石墨对镍基涂层摩擦学性能的影响

用超音速火焰喷涂在45钢表面制备具有Ni包石墨的镍基固体润滑涂层．考察了Ni包石墨对Ni60涂层的摩擦学性能的影响。用SEM观察了喷涂层的磨损表面。探讨了磨损面的形貌与涂层的磨损机理之间的关系。并且分析了速度、载荷对涂层摩擦磨损的影响。结果表明，Ni包石墨喷涂层具有优良的摩擦学性能．明显好于镍基喷涂层，随着Ni包石墨的增加，摩擦系数不断降低，而磨损率呈先下降后上升的变化趋势。Ni包石墨含量为30wt%的涂层磨损性能最优。     

不同不锈钢在海水润滑下的摩擦学特性比较

不锈钢和PEEK聚合物是海水液压元件关键摩擦副常用的配对材料,不锈钢材质对不锈钢/PEEK聚合物对偶副的摩擦学性能具有重要影响。在海水环境中对AISI 316L、AISI 630以及S32750三种不锈钢进行摩擦磨损试验,对比分析了上述3种不锈钢与同种PEEK聚合物对磨时的摩擦因数和磨损率,观察试样表面磨损形貌并对磨损轮廓进行3D测量,探讨了海水环境中3种不锈钢与PEEK聚合物对磨时的摩擦磨损机制。结果表明:在海水环境中3种不锈钢的平均摩擦因数相差不大;与AISI 316L相比,S32750与AISI 630的耐磨损性较好,AISI 630的磨损率受载荷影响较小;S32750与AISI 316L的硬度与其耐磨性呈正相关性,而AISI 630中过高的碳含量会削弱其耐蚀性,进而影响它在海水中的摩擦磨损性能。文中研究为海水液压元件关键摩擦副中钢质材料的选择提供参考。     

纳米复合薄膜水润滑摩擦学性能的研究进展

评述了类金刚石基(DLC、a-C)、非晶氮化碳基(a-CNx)、过渡金属氮化物基(TiN、CrN)及其改性纳米复合薄膜的水润滑摩擦学性能,分析了微观结构、梯度结构、元素掺杂、对磨材料及摩擦参数对其水润滑摩擦磨损性能的影响,并揭示了水润滑中纳米复合薄膜存在的摩擦磨损机制,指出了三种纳米复合薄膜体系在水润滑中均可表现出优异的减摩抗磨特性,但与薄膜成分、层状结构、力学性能及对磨材料物理化学性能密切相关。一般而言,相比于过渡金属氮化物基薄膜,类金刚石基及非晶氮化碳基薄膜由于在水润滑中形成转移层和水合润滑层而呈现出更低的摩擦系数和磨损率。当选用的对磨材料易于发生摩擦水合反应时,形成的水合层起到的保护作用使得纳米复合薄膜均表现出了更低的磨损率。在保证薄膜未发生剥落而失效时,适当地加载载荷和滑移速度也是获得最优水润滑摩擦学性能的关键因素。为薄膜应用在水润滑器械作业提供了一定的参考,并展望了纳米复合薄膜水润滑摩擦学未来的研究方向。     

镍基金属陶瓷涂层在人工海水中的摩擦学性能

目的探讨镍基金属陶瓷涂层在海水中的耐腐蚀磨损性能。方法采用激光熔覆技术在45钢表面制备了1.1 mm厚的镍基金属陶瓷涂层。采用电化学测试系统,对比分析了涂层的耐蚀性。采用往复式摩擦磨损试验机,测量了涂层在干摩擦及海水环境下的摩擦系数。采用扫描电镜等手段分析了涂层和磨痕的表面形貌。结果镍基金属陶瓷涂层的表面硬度约为基体的3倍,且硬度较均匀。在结合区开始,硬度剧烈下降,直至降为基体硬度。在3.5%Na Cl溶液中,镍基金属陶瓷涂层的腐蚀倾向低于316L不锈钢及316L堆焊层,而腐蚀速率介于两者之间。干摩擦条件下,镍基金属陶瓷涂层明显降低了基体的摩擦系数(从0.58降低至0.49)和磨损量(降低了50%)。与干摩擦实验相比,人工海水明显降低了镍基金属陶瓷涂层的摩擦系数(从0.49降低至0.37)和磨损量(降低了40%)。结论由于具有良好的耐蚀性和较高的硬度,镍基金属陶瓷涂层在人工海水中表现出了良好的耐磨耐蚀性能。磨损过程中,人工海水的冷却、润滑作用和其中盐类的隔离作用,有效改善了摩擦界面的接触状态,提高了镍基金属陶瓷涂层的耐磨性。     

等离子喷涂ZrO2/Al2O3陶瓷涂层的摩擦磨损性能

采用等离子喷涂技术在20钢基体上制备不同ZrO2含量的ZrO2/Al2O3陶瓷涂层,在QG–700型高温气氛摩擦磨损试验机上测试了涂层的室温干滑动摩擦磨损性能,用JSM–5160LV型电镜(SEM)对涂层磨损表面和磨屑进行微观形貌观察。结果表明:40ZAT涂层的摩擦学性能较10ZAT与20ZAT涂层的有所改善;ZrO2含量对等离子喷涂ZrO2/Al2O3陶瓷涂层的磨损性能具有一定的影响;涂层的磨损机理为微观断裂引起的剥落磨损。     

微量润滑工况下纳米粒子协同微织构对刀具切削性能的影响

目的 探究微量润滑工况下纳米粒子与织构协同作用对刀具切削性能的影响及其变化规律。方法 通过有限元数值模拟软件ABAQUS对不同工况下刀具的等效塑性应变、等效应力以及切削力的变化进行仿真和预测评估。同时,通过切削试验进行验证分析,并结合刀具前刀面的磨损状态、前刀面磨损区主要元素含量、切屑形貌及其变化以及已加工表面质量对刀具的切削性能进行综合评价,以探究纳米粒子与织构刀具的协同作用对刀具切削性能的影响机制。结果 仿真结果表明,N-O-M切屑的等效塑性应变较小,切屑层较薄,与N-O-T相比,最大等效应力值降低了26.4%,平均切削力为232 N,刀具减摩效果最为明显;不同工况下平均切削力误差均控制在10%以内,试验值与仿真值高度一致;N-O-M磨损面积仅为1.95×10⁻² mm²,刀具表面无明显的黏结物和崩刃现象,磨损面积仅为N-O-T的39.8%;N-O-M切屑卷曲半径最小,已加工工件表面脊线较长,工件表面质量较优。结论 微量润滑工况下纳米粒子与表面织构的协同作用对提高刀具切削加工性能具有重要意义。微液滴在一定的压力下能渗入刀-屑界面接触区形成液膜,织构沟槽中的纳米粒子随着液膜中润滑介质的流动能够周期性释放到摩擦副的接触表面,持续作用于切削区域改变原有的摩擦接触状态和润滑方式,促进摩擦副间摩擦形式由滑动摩擦向滚动摩擦状态转变,实现减摩降磨的目标。