Ni-P化学镀层在动态加载条件下的摩擦学性能研究

利用单摆划痕法的动态加载特性，研究了Ni—P化学镀层本身的摩擦学性能。分析讨论了磷含量和热处理制度对单摆划痕法测定的比能耗、摩擦因数的影响。研究还表明：切向动态硬度(HT)、法向动态硬态(HN)和比能耗(e)在评价材料耐磨性方面比显微硬度(HV)更真实准确。     

高钒高速钢干滑动磨损性能研究

利用MM-200型滑动磨损试验机测试了高钒高速钢在不同压力下的干滑动磨损性能,借助于扫描电镜对其磨损形貌和组织进行观察,并与高铬铸铁对比考察了其耐磨性和磨损机理。结果表明:高钒高速钢的耐磨性明显优于高铬铸铁,其磨损机理为犁削磨损和疲劳磨损的复合,并且有应力作用下碳化物的脆性碎裂及脱落。     

高钒高速钢干滑动磨损性能研究

利用MM-200型滑动磨损试验机测试了高钒高速钢在不同压力下的干滑动磨损性能，借助于扫描电镜对其磨损形貌和组织进行观察，并与高铬铸铁对比考察了其耐磨性和磨损机理。结果表明：高钒高速钢的耐磨性明显优于高铬铸铁，其磨损机理为犁削磨损和疲劳磨损的复合，并且有应力作用下碳化物的脆性碎裂及脱落。     

提高材料摩擦学性能之稀土表面工程

表面改性过程中加入稀土元素对改善材料表面的摩擦学性能有显著的效果.稀土表面工程研究中可通过多种方法将稀土元素加入表面改性层,通常采用化学热处理、热喷涂和喷焊、激光表面处理等方法.本文综述了哈尔滨工业大学材料科学系的研究者们在该领域的研究情况,包括本文作者的研究和应用成果.     

工模具钢表面Ni—P化学复合镀

研究了化学复合镀镍工艺中选择惰性粒子原则,影响粉体粒子在化学复合镀中沉积的因素,不同的热处理工艺对复合镀层结构及硬度的影响。比较了几种不同化学镀与基体钢的滑动磨损的耐磨性,对因磨损失效的部分工模具进行Ni-P-SiO2化学复合镀,其使用寿命明显提高。     

TC4钛合金表面化学镀Ni-P合金耐磨层研究

利用化学镀方法在TC4钛合金表面成功制备结合力良好的Ni-P合金耐磨层,研究了提高镀层结合力的方法,结合SEM、XRD、EDS等现代物理分析方法分析了不同温度热处理后镀层的组织结构,从而建立不同热处理温度、镀层结构与镀层硬度和耐磨性能的关系。结果表明:二次浸锌活化方法和热处理能显著提高镀层与基体的结合强度,经600℃热处理后镀层结合力达到35N。基材的硬度HV为3780MPa,磨损量为9.6mg,镀态镀层的硬度HV为5760MPa、磨损量为7.7mg。随着热处理温度升高Ni3P相增多,该相的弥散分布使镀层硬度增加,最高硬度HV达到9790MPa,但400℃后硬度降低,这是由于Ni3P相随着热处理温度的继续升高而发生偏聚,使弥散强化程度下降;镀层的磨损量随着热处理温度的升高而减小,说明耐磨性能随着热处理温度的升高而增强,600℃热处理后,虽然镀层晶粒长大、粗化及镀层硬度降低,但此时镀层晶格的完整性最佳,镀层塑性和韧性提高,所以耐磨性能最好。     

基于纳米晶的低温离子渗硫层油润滑条件下摩擦磨损性能

利用预压力滚压技术在堆焊修复层表面制备纳米晶层,用低温离子渗硫技术在纳米晶层表面制备Fe S固体润滑膜。利用CETR-3型多功能摩擦磨损试验机考察油润滑条件下堆焊层表面纳米晶/Fe S复合层的摩擦磨损性能。采用SEM、EDS、XRD和XPS对摩擦磨损前后的硫化层微观组织结构进行分析。结果表明:与原始低温离子渗硫层相比,基于纳米晶的渗硫层厚度增加了40%,硫化层更为密实,基于纳米晶的低温离子渗硫层摩擦因数明显降低,磨损量降低40%左右,承载能力明显提高。耐磨减摩性能提高是纳米晶层作用的结果,基于纳米晶的硫化层硫化物含量较高,Fe S相所占比例较高,高硬度的纳米晶层为表面润滑层起到良好的支撑,对于减摩性能的提高起到积极作用。     

表面织构对滑动电接触界面摩擦学行为的影响

目的 利用表面织构减摩抗磨的优良特性,将其应用于电接触摩擦表面,探讨它对滑动电接触界面摩擦磨损及电接触可靠性的影响。方法 利用激光系统制备2种织构,即方坑型表面织构(SPT)和沟槽型表面织构(GT),并与光滑表面的载流摩擦学信号进行对比分析。利用ABAQUS模拟试验,分析界面接触应力、电压和位移的变化特性。结果 随着试验的进行,GT表面的摩擦因数逐渐增大,并与光滑表面达到同一水平(0.7),SPT表面的摩擦因数在整个试验过程中始终较低(0.4)。光滑表面在电接触过程中发生了多频振动现象,2种织构表面的振动信号非常微弱,尤其是SPT表面,仅出现了100 Hz的振动频率。光滑表面和GT表面出现较严重的磨损现象,而SPT表面磨损轻微。有限元分析结果表明,表面织构的存在能够避免应力集中现象,GT表面的应力较大(90 MPa),且始终分布在沟槽棱边。结论 在电接触状态下,2种织构表面均能不同程度地降低界面的摩擦因数和摩擦力,其中SPT表面的减摩降磨效果最显著。GT表面沟槽棱边的损伤和磨屑堆积是导致其逐渐失去减摩效果的主要原因。模拟分析结果证实,SPT表面织构的存在能避免应力集中,有利于改善磨损和降低振动强度。虽然GT表面的最大应力分布也具有时变特征,但是其值较大,且分布在沟槽棱边,导致沟槽织构的减摩效果逐渐减弱。     

电流负载对滑动电接触系统摩擦学行为的影响

目的 探讨电流对滑动电接触摩擦学行为特性的影响,厘清电流负载与滑动电接触摩擦学行为之间的关系。方法 采用黄铜材料为对摩副,在自行设计的摩擦滑动电接触试验机上进行球–面电接触摩擦学试验。分别输入0.2、1、2 A的直流负载,采集界面的摩擦因数、摩擦力、接触电压信号,并分别使用光学显微镜和扫描电镜等设备观察界面的摩擦磨损特性。利用ABAQUS中的热–电–力多场顺序耦合算法模拟试验过程,分析界面电压、温度和切应力的变化特性。结果 当电流从0.2 A增至1 A时,界面的摩擦因数在稳定阶段均为0.5左右,同时摩擦力信号也未出现显著差异。当电流负载进一步增至2 A时,摩擦因数增至0.7,摩擦力也显著增大。当电流负载从0.2 A增至2 A时,接触电压从0.1 V增至0.75 V,接触电压的增大倍数与电流的增大倍数不同。磨损分析结果表明,当电流增至2 A时,界面磨损程度加剧,同时导致磨屑堆积,形成局部“摩擦凸台”,且“摩擦凸台”的数量显著增多,直接导致界面黏着区域增大。有限元分析结果表明,当电流增至2 A时,界面温度上升明显,热效应显著,因此剪切力明显增大。结论 界面的接触电阻包括收缩电阻和薄膜电阻,在摩擦过程中它们随磨损程度发生变化,因此接触电压不随电流的增大而等比例增大。当电流增至一定程度时对界面的摩擦学行为具有负作用,这是由于电流负载的增加导致界面温升显著,摩擦切应力增大,黏着效应增强,从而加剧了界面的摩擦磨损程度。此研究结果为认识电流负载与滑动电接触摩擦学行为之间的关系提供了理论依据。     

三维自组装膜的制备及其摩擦磨损试验

利用二甲基亚砜(DMSO)对高岭土进行改性,通过原位聚合反应制备PET/高岭土纳米复合材料.为便于自组装,利用高分子网络凝胶法的空间限域作用制备单分散性PET/高岭土复合微球,并利用改进的蒸发诱导自组装法(EISA)制备出具有均匀凹坑/凸包微结构分布的IPN聚合物/PET/高岭土薄膜,通过正交试验法研究了微球平均粒径、...     

Nitrogen Contents on Tribological Properties of Magnetron Sputtered SICN Coatings

SiCN COATINGS have stimulated wide interestbecause they exhibit many good properties for potentialindustrial applications,such as high opticaltransparency in Infrared(IR)region,wide bandgap,chemical inertness and high refractive index,goodinsulating property,good mechanical and tribologicalproperties(high hardness,elastic modulus,low friction,etc.)[1-4].Amorphous and/or hydrogenated SiCNcoatings can be prepared by various depositionmethods,such as laser ablation[5],plasma-assistedchemica…     

等离子喷涂Ni/MoS2涂层干滑动摩擦磨损

对等离子喷涂的四种不同MoS2含量的Ni/MOS2涂层的干滑动摩擦磨损性能和机制进行了试验和探讨。结果表明，MoS2的质量分数为30％时磨损率最小；磨损机制主要为磨粒磨损；较大载荷下、MoS2较多时导致其磨损率急剧增大的原因，与润滑膜破坏引起的疲劳磨损和粘着磨损有关。     

Ti2AlNbO相合金双层辉光等离子渗Mo摩擦性能

利用双层辉光等离子表面冶金技术对Ti2AlNbO相合金进行渗Mo工艺研究。采用扫描电子显微镜、辉光放电光谱分析仪、X射线衍射仪和显微硬度计测试了渗Mo层的微观组织、化学成分、相组成和显微硬度。采用可控气氛微型摩擦磨损实验仪进行耐磨性研究。在最佳工艺参数下，渗Mo层可达100μm，表面Mo含量超过90％，且从表面到心部呈梯度分布。渗Mo层主要由纯Mo及Al5Mo相组成，硬度HV达8000MPa，渗Mo试样的平均摩擦因数为0．085，较Ti2AlNb基材降低6倍，磨损率仅为基材的7．5％。结果表明：Ti2AlNbO相合金表面的耐磨性能得到极大地提高。     

基底材质对硅酸钠粘结 MoS2 润滑涂层摩擦学性能的影响

目的针对空间机械润滑处理的需求,研究硅酸钠粘结MoS2润滑涂层摩擦学性能。方法在几种不同材质基底的表面喷涂硅酸钠粘结MoS2润滑涂层,采用球盘摩擦磨损试验机研究其真空摩擦学性能和高温摩擦学性能,并利用红外光谱和扫描电镜对高温摩擦机理进行分析。结果几种基底表面润滑涂层的真空摩擦系数均低于0.1,且基底硬度越高,涂层的耐磨寿命越长,摩擦系数越低。在室温至300℃范围内,随温度的升高,涂层的摩擦系数先降低后升高,耐磨寿命先升高后降低。300℃时,涂层主要发生磨粒磨损。结论硅酸钠粘结MoS2润滑涂层能够用于经微弧氧化处理的铝合金基底表面,在200℃以下的大气环境和300℃氮气环境中的摩擦学性能优异。     

磷化-皂化处理对冷拔钢表面摩擦学性能的影响研究

在CETR UMT-2型试验机上考察了45钢、27SiMn钢磷化-皂化处理表面的摩擦学性能,采用扫描电镜观察了磨损表面形貌,探讨了磨损机理.结果表明:45钢、27SiMn钢经磷化-皂化处理后,与YT5硬质合金对摩时,摩擦系数降低,此时摩擦系数受润滑介质的影响不明显;磷化-皂化膜在磨损后仍存在于摩擦表面,但未完全阻止45钢向YT5硬质合金表面的材料转移.     

羟基硅酸镁粉体表面改性及作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究

目的研究羟基硅酸镁粉体表面改性及作为润滑油添加剂的摩擦学性能,提高羟基硅酸镁粉体在设备磨损表面的成膜性能,减少磨损,延长使用寿命。方法采用同步热分析仪(SDT Q600),分析羟基硅酸镁粉体的相变过程。采用不同的表面改性剂对羟基硅酸镁进行改性,采用MG-2000型高速高温摩擦磨损试验机,研究不同添加量和热处理温度对羟基硅酸镁摩擦性能的影响。结果羟基硅酸镁在常温到500℃之间,脱失吸附水;500~800℃之间,脱去层间水和结构水,生成新的物相镁橄榄石;800~860℃之间,晶体结构发生重组;860~1100℃之间,发生镁橄榄石-顽辉石物相转变。经过油酸表面改性后,羟基硅酸镁粉体表面引入了有机长链,表面改性剂改性效果为:油酸>司盘80>硬脂酸>吐温80>KH270>KH560。粉体质量分数为10%时,短时间内易于达到磨损-自修复动态平衡,具有良好的抗磨减摩效果。经过200、400℃热处理的粉体具有较高的活性、分散性能和成膜性能。结论油酸能有效改善羟基硅酸镁粉体在润滑油中的分散性能,200、400℃热处理能有效提高羟基硅酸镁粉体在润滑油中的分散性能和摩擦过程中的成膜性能。     

WC/W_2C_P表面改性对WC/W_2C_P-NiCrBSi/耐热钢复合材料磨损性能的影响

以铸造碳化钨(WC/W2C P)为增强颗粒,利用真空熔烧工艺制备了一种结构增韧的金属基复合材料。利用SEM,EDS,显微硬度测试和图像分析等手段研究了WC/W2C P表面改性前、后复合材料中颗粒增强区域(WC/W2C P-Ni Cr BSi)的微观组织结构和性能;利用环-盘式磨损试验机研究了WC/W2C P表面改性对复合材料在室温和600℃时的磨料磨损性能的影响。结果表明,经表面改性后WC/W2C P在Ni Cr BSi基体中的分解得到了有效抑制,颗粒内部WC/W2C共晶组织的含量与未改性的颗粒相比提高了1.6倍。以表面改性的WC/W2C P为增强颗粒能显著降低复合材料在室温和高温时的磨损率。在600℃时磨损表面形成了层状结构的保护膜,致使复合材料的磨损率低于室温时的磨损率。     

纳米晶体Ti表面磁控溅射SiC薄膜的干摩擦学性能

采用室温磁控溅射技术在纳米晶体钛(剧烈塑性变形制备)表面制备出碳化硅(SiC)薄膜,研究SiC薄膜的组织结构、纳米压痕行为和摩擦磨损性能。结果表明:SiC薄膜具有纳米尺度"畴"特征的表面形貌、高含量Si-C键、与基材间具有明显且呈梯度的元素扩散、低的纳米硬度(10.62GPa)、低的弹性模量(83.34GPa)和高的硬模比(0.128)。在1.96N载荷、氮化硅球(半径为2mm)为对摩件、室温空气条件下,其磨损速率为10-5mm3.m-1.N-1级、摩擦系数约为0.162,磨损后薄膜不出现裂纹和剥落。     

CrN硬质镀层对磨热固性塑料的摩擦学行为研究

采用封闭非平衡磁控溅射法制备了CrN硬质镀层,以热固性塑料PA66和ABS为其中一个摩擦副,在Pin-on-disc磨损试验机上测试了对磨CrN硬质镀层和M42高速钢时的摩擦系数。应用立体显微镜和扫描电子显微镜对摩擦副表面磨损轨迹的微观形貌及磨屑进行了观察和分析。结果表明:CrN硬质薄膜与M42高速钢对磨PA66和ABS塑料时,CrN硬质薄膜的摩擦系数要比高速钢小,而且数值稳定;塑料直接与高速钢对磨的摩擦系数波动较大。     

Tribological Behavior of Magnesium Alloy by Composite Treatment

A compact and homogeneous composite membranous layer was coated on the surface of AZ31 magnesium alloy by a multiple treatment of micro-arc oxidation, magnetron sputtering, and ion implantation in order to improve the wear-resistance performance and micro-arc oxidation surface of the magnesium alloy. X-ray diffraction (XRD) and metallurgical microscopy as well as scanning electron microscopy (SEM) were used to identify the phases structures of the coating and worn surface. The dry sliding wear behavior of t...