MA-SPS制备超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的摩擦磨损性能

以机械合金化+放电等离子烧结（MA-SPS）制备的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金为研究对象,研究了合金在模拟体液（SBF）中的摩擦磨损性能,并与放电等离子烧结制备的微米尺寸晶粒的Ti-8Mo-3Fe合金、铸造纯Ti及Ti-6Al-4V （TC4）合金进行了对比.结果表明：采用MA-SPS工艺可制备出高致密度、组织均匀的超细晶Ti-8Mo-3Fe合金,合金由β相及少量α相组成,平均晶粒尺寸为1.5 μm,显微硬度为448 HV;在相同摩擦磨损条件下,超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的摩损程度明显低于微米晶粒Ti-8Mo-3Fe和铸态的纯Ti及TC4合金,具有最低的磨损体积和较稳定的摩擦系数.超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的磨损机制为磨粒磨损,而微米晶粒Ti-8Mo-3Fe和铸态纯Ti及TC4合金的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损并存的混合磨损.     

混合稀土(Pr+Ce)变质处理ZL105铝合金摩擦磨损性能研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜和销盘式摩擦磨损试验机研究了混合稀土(Pr+Ce)对ZL105铝合金微观组织和耐磨性能的影响。结果表明：添加适量的混合稀土(Pr+Ce)可有效细化α-Al晶粒和共晶Si相,当稀土含量为0.50%时,细化效果最佳,α-Al晶粒变得细小而圆整,α-Al枝晶晶界也变清晰;变质后共晶Si相由针片状、板块状转化为短棒状、颗粒状。未变质ZL105铝合金的硬度值为70.9 HV,而添加0.50%混合稀土的变质合金硬度值达到最高,为88.3 HV,与未变质合金相比提升了24.54%。未变质处理合金的耐磨性能较差,其磨损量和摩擦系数分别为0.192 7 g和0.598,而添加0.50%混合稀土后合金的磨损量和摩擦系数分别为0.122 0 g和0.520,磨损量减少了0.070 7 g,摩擦系数降低了13.04%。ZL105铝合金的磨损机制主要为剥层磨损,且磨屑尺寸粗大;而当添加0.50%稀土后,变质合金的磨损机制主要为磨粒磨损,且磨屑以细颗粒和粉末状为主。     

Cu对牙科用Ti-10Zr合金组织和耐磨性能的影响

采用WS-4型非自耗电弧炉制备了含Cu的牙科用Ti-10Zr-xCu合金系,通过物相分析、显微组织观察、硬度和磨损性能测试等手段,研究Cu元素对牙科用Ti-10Zr合金组织和耐磨性能的影响。结果表明,该系列合金由α主相和少量的β相组成,随Cu含量的增加,合金中β相比例增大,且细晶强化作用逐渐加强。合金的维氏硬度从230 MPa增加到290 MPa,比Ti-10Zr合金高5%～26%。同时,随Cu含量增加,合金粘着磨损、磨粒磨损作用逐渐减弱,耐磨性显著提高。当铜含量为3%时,合金具有最好的综合力学性能。     

热喷涂Fe基非晶合金涂层的微观结构与摩擦磨损行为

分别采用超音速火焰喷涂工艺和爆炸喷涂工艺,在Q235不锈钢基体上制备Fe基非晶合金涂层,对比研究这2种非晶合金涂层在室温下的干摩擦磨损特性,并探讨摩擦磨损机理.结果表明,与超音速火焰喷涂工艺制备的Fe基非晶合金涂层相比,采用爆炸喷涂工艺制备的涂层更致密,孔隙率为2.1％,显微硬度更高,平均硬度高达1 095.6 HV,且耐磨性更好;并且涂层摩擦因数增至稳定值的时间较短,具有更稳定的摩擦磨损行为.超音速火焰喷涂涂层的磨损形式主要以疲劳磨损为主,而爆炸喷涂涂层的磨损形式为粘着磨损和磨粒磨损的综合作用,并以粘着磨损为主.     

滑液温度对Ti6Al7Nb合金的耐磨性能影响研究

利用RTEC摩擦磨损试验机开展Ti6Al7Nb合金的摩擦学试验,重点探讨滑液温度对其耐磨性能的影响。结果表明,滑液温度与Ti6Al7Nb合金的耐磨性能呈明显的正相关关系。随着滑液温度上升,Ti6Al7Nb合金的质量磨损量及平均摩擦系数均逐渐增大,滑液温度在46℃时蛋白质沉淀的析出会影响合金的磨损机理,导致质量磨损量较37℃时增加了一倍;扫描电子显微镜(SEM)分析发现,滑液温度为10、20、37℃时,磨损边缘区域受摩擦热作用影响,磨损机理主要为接触疲劳磨损、磨粒磨损及粘着磨损,磨损中心区未发现明显的粘着磨损特征,滑液温度为46、60℃时,边缘处磨损机理以接触疲劳磨损、磨粒磨损及粘着磨损为主,中心区磨粒磨损特征不明显,以粘着磨损为主。     

TC4钛合金表面激光合金化Ti-Si-C涂层的研究

以Ti-Si-C单质元素混合粉末为原料,采用激光合金化技术在TC4钛合金表面成功制备出Ti-Si-C合金涂层。利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计以及摩擦磨损试验机,分析了涂层的组织形貌、成分和物相,测试了涂层的显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下的摩擦磨损性能。结果表明:在激光功率P=2.0 k W,扫描速度v=9 mm·s~(-1),光斑直径D=2 mm下制备的涂层整体均匀致密、无裂纹,与TC4基体具有较高的冶金结合性;涂层组织主要由α-Ti基体、网状分布的Ti_3Si C_2,Ti_5Si_3/β-Ti共晶体(室温下为Ti_5Si_3/α-Ti)和弥散分布的Ti C相组成;Ti-Si-C涂层的显微硬度值沿层深变化比较平缓,平均硬度为HV 649,比TC4基体(HV 360)提高了80%;涂层平均摩擦系数为0.38,比钛合金基体(0.45)降低了16%;涂层的磨损体积为0.048 mm~3,耐磨性是钛合金基体(0.13 mm~3)的2.71倍。     

Cu/Mo_5Si_(3p)复合材料的摩擦磨损性能研究

采用销—盘式摩擦磨损试验机研究了液相烧结制备Mo5Si3颗粒弥散强化铜合金在滑动干摩擦条件下的摩擦磨损行为。结果表明:Cu/Mo5Si3p复合材料具有优良的摩擦磨损性能。随着Mo5Si3含量的增加Cu/Mo5Si3p复合材料的硬度增加,摩擦系数和磨损失重量降低。Mo5Si3含量低时,Cu/Mo5Si3p复合材料的磨损机制为犁沟变形和粘着磨损为主,而Mo5Si3含量高时则为犁沟变形磨损为主。     

添加ZrO2对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备了高速列车用铜基摩擦材料,研究了添加ZrO2的量对材料的摩擦因数、磨损量的影响规律。结果表明:在添加ZrO2的材料中,含5%(质量分数,下同)ZrO2的材料摩擦因数较高,磨损量也较大;添加8%ZrO2的材料在高速下的摩擦因数较高,磨损率较小且变化平稳。材料的磨损在较低的速度下以粘着磨损为主;随着速度的上升,磨损也逐渐变成以剥层脱落和氧化磨损的混合机制为主。     

沙尘环境下含玻璃微珠铜基摩擦材料的摩擦磨损性能

利用MM-1000摩擦实验机,分别在沙尘环境与干摩擦情况下,研究不同玻璃微珠含量(质量分数)铜基摩擦材料的摩擦磨损性能。结果表明:在摩擦过程中,玻璃微珠含量通过影响摩擦膜的形成而影响材料的摩擦磨损性能;在沙尘环境下,沙尘破坏材料表面摩擦膜致使材料的摩擦因数高于干摩擦情况下的摩擦因数,且材料的制动稳定性较差,线性磨损量随着玻璃微珠含量增加而增加;综合不同环境下的摩擦实验结果表明,含6%玻璃微珠的材料具有良好的摩擦学性能;添加2%和4%玻璃微珠材料的磨损机制主要为磨粒磨损与剥层磨损,但添加6%和8%玻璃微珠的材料以粘着磨损和磨粒磨损为主要磨损机制。     

一种新型高耐磨锌合金的研制

通过正交试验方法,利用金相显微镜、显微硬度测量仪、MM-2000摩擦磨损试验机研究Al、Cu、Si、Mg对锌合金组织和耐磨性能的影响,确定了优化成分。结果表明,合金最优化的成分为:15%Al、3.5%Cu、0.10%Mg、1.0%Si,其耐磨性能较Zn-13Al合金提高4.6倍,硬度提高59.6HV。过量Si降低合金耐磨性能,Cu可以细化合金组织,Al、Mg、Cu都能提高合金的硬度和耐磨性能。再通过固溶强化处理,细化晶粒,提高韧度硬度和耐磨性能,得到最优的温度时间组合为300℃保温5小时。     

VC、TiC对无粘结相碳化钨基硬质合金摩擦磨损性能影响的研究

对不同VC、TiC含量的无金属粘结相WC基硬质合金的摩擦磨损性能进行研究。实验结果表明,随着VC、TiC含量的升高,硬质合金的平均摩擦系数和磨损率不断下降。VC、TiC摩尔含量均为5%时,磨损率最低,为4.6×10~(-5) mm~3/Nm,较未添加VC、TiC的硬质合金磨损率下降约98%。硬质合金的耐磨性与其硬度成正相关性,无或者低含量VC和TiC的硬质合金硬度较低,其磨损机理以粘着磨损和磨粒磨损为主,磨损率较高;高VC和TiC含量的硬质合金硬度较高,其磨损机理以晶粒的拔出和表面开裂为主,磨损率较低。     

Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料的微观结构与摩擦磨损性能

采用机械化学还原法结合热压烧结制备Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料,采用XRD、SEM等对复合材料的相组成、微观结构及磨损机理进行分析。结果表明:复合材料主要物相为Mo_5Si_3、Al_2O_3和Mo_3Si,其组织均匀细小,晶粒尺寸在1~5μm之间。Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料具有优异的抗摩擦磨损性能。随载荷增加,其摩擦因数和磨损率降低。载荷为10 N时,其摩擦因数和磨损率分别为0.176和6.23×10~(–6) mm~3/(N·m)。与对磨件GCr15钢球相比,其磨损率降低近1个数量级。Mo_5Si_3-Al_2O_3复合材料主要的磨损机理为氧化磨损和从低载荷下的粘着-剥落磨损过渡到高载荷下的磨粒磨损。     

Ni元素对Al-Cu-Mn合金组织及力学性能的影响

为研究添加Ni元素对Al-5.0Cu-0.6Mn合金组织及力学性能的影响,通过硬度试验、拉伸力学试验及摩擦磨损试验对合金力学性能进行研究;采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜及透射电子显微镜对合金微观组织进行检测分析。结果表明：向Al-5.0Cu-0.6Mn合金中添加Ni元素后,由于Al₃CuNi相析出的强化作用,并且与基体结合良好的增强相颗粒能均匀分布于合金中,使得合金硬度和强度大幅提高,摩擦磨损深度显著降低,综合力学性能得到有效的提升。当Ni元素的添加量为0.3%(质量分数)时,由于T相(Al₂₀Cu₂Mn₃)和Al₃CuNi相分布比较均匀,合金综合性能较为理想,其HV硬度、抗拉强度、摩擦磨损系数分别为126.4 MPa、395.2 MPa、0.12。     

Fe含量及摩擦组元对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响

以电解Cu粉、还原Fe粉、石墨等为主要原料,采用粉末冶金加压烧结工艺制备了Cu基粉末冶金摩擦材料,研究了Fe含量及SiO2、Al2O3、SiC等摩擦组元对烧结合金的显微组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明:Fe主要影响摩擦材料的力学性能,随Fe含量的增加,摩擦材料的硬度、抗压强度和抗弯强度显著提高,Fe含量为15%(质量分数,下同)时具有高摩擦系数、较低磨损量和稳定的摩擦过程;添加摩擦组元SiC后的材料强度最高、摩擦系数最大、磨损量最小,但增加了对偶材料的磨损,加SiO2后材料摩擦系数最小、磨损量最大,Al2O3所起作用介于二者之间。     

热处理对Fe基非晶合金涂层的相组成及摩擦磨损行为的影响

采用爆炸喷涂技术在Q235不锈钢基体上制备Fe基非晶合金涂层,在500~700℃下对涂层进行热处理,研究热处理温度对涂层的相组成和摩擦磨损性能的影响。结果表明:随热处理温度升高,涂层中非晶相含量明显减少,700℃热处理后,非晶相含量(体积分数)由热处理前的85.54%降至38.94%;热处理后涂层结构变得更致密;喷涂态涂层的平均显微硬度为1 095.6 HV0.05,500℃热处理后硬度变化不大,随热处理温度升高呈缓慢上升的趋势;与喷涂态涂层相比,500和600℃热处理后涂层的平均摩擦因数稍有增加,而700℃热处理后平均摩擦因数减小15%;热处理温度为600℃时涂层的磨损量较热处理前降低20%,耐磨性能最好,而热处理温度为700℃时涂层的质量磨损增大到热处理前的3倍以上,主要是涂层晶化相明显增加,氧化物含量增多,涂层变脆所致;磨损机制为则由喷漆态的粘着磨损向磨粒磨损,再到二者混合机制磨损转变。     

粉末冶金制备碳纤维增强铁-铜基摩擦材料的组织与性能

以铁-铜为主组元,以石墨和MoS2为润滑组元,以Al2O3、SiC、锆英砂为摩擦组元,并添加不同质量分数的碳纤维,将原料混合均匀后经600 MPa冷压成形,然后在氢气气氛下热压烧结2 h(980℃,2~3 MPa),制备得到碳纤维增强铁-铜基摩擦材料,并对其硬度、相对密度、显微组织、摩擦磨损性能进行研究。结果表明:铁-铜基体上均匀分布着耐磨的陶瓷相及润滑组元,铁-铜基体有部分固溶,碳纤维掩埋在基体和摩擦组元间。当碳纤维质量分数为2%~4%时,所制备的摩擦材料硬度为HV 102.2~118.6,相对密度为90.4%~92.6%,摩擦系数为0.56~0.60,磨损失重量最小。该摩擦材料的磨损主要为磨粒磨损,伴随少量粘着磨损。碳纤维可以强化基体,钉扎摩擦组元,在摩擦磨损过程中隔断犁沟,降低材料磨损。     

Al_(2)O_(3)颗粒增强3003铝合金复合材料冲蚀磨损性能研究

研究了Al_(2)O_(3)粉体增强3003铝合金在不同磨粒粒径与冲蚀速度下的冲蚀磨损行为,探索了该合金与3003合金的冲蚀失效规律及其微观磨损机制。结果表明:在相同冲蚀磨损条件下,添加1%氧化铝粉体的3003合金冲蚀磨损速度比3003合金下降~20%;两种材料在8m/s冲蚀速度下的冲蚀磨损失重率是4m/s冲刷速度下的2~2.5倍,但随着冲蚀速度进一步增加,添加1%氧化铝粉体的3003合金冲蚀磨损失重率反倒有所增加;两种材料冲蚀磨损失重率随着磨粒粒径的增大呈现先增大后减小的变化趋势,磨粒粒径分布在0.053mm~0.106mm时两种材料失重率出现极大值。     

氧含量对淬火Ti-V合金电阻率和相结构的影响

日本关西大学工程系研究了氧添加剂对从β-相区温度淬火的 Ti-(10～40)V,Ti-20V 和Ti-30V 合金比电阻和硬度的影响。用 X 射线衍射确定了室温下合金的相结构。X 射线相结构研究表明,Ti-V-0.3%O 合金与含～0.1%O 的Ti-V 合金没有明显不同。氧含量愈低则负温度下的钒含量范围的终点愈低。氧添加剂可使合金的电阻率提高,除15%V 合金外,氧添加剂还能提高合金的硬度。20%V 合金的硬度比其它合金小,这是由于在室温下隔热的ω相体积分数随氧添加量而减少。     

石墨对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响

研究了石墨的添加对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响。结果表明：随着石墨含量增加,合金中的孔隙、Al4Cu9和NiAl相逐渐增多;合金的烧结密度、硬度和抗拉强度随着石墨的增加逐渐减小,而合金的摩擦因数和磨损量都先增大后减小,当石墨含量为0.5%时磨损达到最大,当石墨含量为1%时摩擦因数达到最大,当石墨添加2%时,磨损量比不添加石墨合金降低了约32%。     

铜含量对铁基粉末冶金航空刹车材料摩擦磨损性能的影响

讨论了大范围内铜含量(0～30％,质量分数)对铁基粉末冶金航空刹车材料摩擦磨损性能的影响和材料的摩擦磨损机理,结果表明:不合铜时,材料的摩擦因数和磨损量均较大,磨损机理主要为粘着磨损;添加铜后,材料的摩擦因数和磨损量均有所下降,疲劳磨损为主要机理;当铜含量升高到有大量游离铜存在时,材料的摩擦因数和磨损量逐渐增加,磨损机理又主要体现为粘着磨损。