不锈钢焊接区金属微动磨损行为研究

以1Cr18Ni9Ti不锈钢材料为母材,采用焊条电弧焊方法制备焊件。在焊接检验合格的焊态试件上从焊缝区、熔合区和焊接热影响区金属中分别截取并制备微动磨损试验用试样。将制备好的焊接区不同位置金属试样在相同条件下进行微动磨损试验,研究焊接区金属微动磨损行为。研究结果表明,在选定的微动磨损试验参数下,微动处在完全滑移区;焊接区不同部位金属的微动磨痕形貌存在差异,具有不同的微动磨损行为。焊缝区金属磨痕最大深度差异不明显,但磨痕平面投影面积差异显著。焊接热影响区金属磨痕最大深度差异显著,而磨痕平面投影面积差异不明显。     

TC4合金微动磨损过渡区摩擦行为

为研究TC4合金微动磨损过渡区摩擦行为特点,采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机,对球/平面接触的GCr15钢球/合金TC4摩擦副在100 N法向载荷下进行微动磨损试验,得到TC4合金微动磨损过渡区的范围,分析不同状态下摩擦因数演变及磨痕表面形貌特点,研究磨损机制的变化。结果表明:微动状态下,摩擦因数在磨合阶段波动剧烈,达到稳定磨损阶段后趋于稳定,且稳定状态下的摩擦因数随着位移幅值的增加而增加;往复滑动状态下,不同位移幅值下的摩擦因数曲线近乎重合且波动剧烈;微动磨损过渡区的摩擦因数变化处于2种状态的转变阶段。微动状态下,磨痕表面轮廓线粗糙,损伤轻微,磨损机制以黏着磨损和疲劳剥层为主;往复滑动状态下,轮廓线更光滑且损伤严重,磨损机制以磨粒磨损及塑性变形为主;微动磨损过渡区轮廓线由粗糙变为光滑,磨损深度及宽度突增,磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。     

LZ50车轴钢转动微动摩擦学特性研究

在新型转动微动磨损试验机上,进行LZ50车轴钢/GCr15钢在法向载荷为10N、转动角位移幅值为0.125°～0.5°的转动微动磨损试验。在摩擦动力学行为分析的基础上,结合磨痕的微观分析,研究材料的转动微动磨损机理。结果表明,LZ50车轴钢的微动运行区域仅呈现部分滑移区和滑移区,未观察到混合区。滑移区的摩擦因数明显高于部分滑移区;摩擦因数随着转动角位移幅值的增加而增大。车轴钢在部分滑移区损伤轻微,磨痕呈环状;而在滑移区,接触中心呈现材料塑性流动累积造成"隆起"特征,LZ50钢的转动微动磨损机制主要为磨粒磨损、剥层和氧化磨损。     

车轮钢摩擦副滚动摩擦磨损特性研究

在NENE-2型磨损试验机上利用往复滚动试验装置研究了不同制动状态下车轮钢的滚动摩擦磨损特性。结果表明:不同滚滑状态下的切向摩擦力是变化的,随制动力的增加,滚动摩擦副对应的摩擦因数和摩擦阻力相应增大;平面试样的表面磨痕形貌由于切向摩擦力的变化而明显不同;随切向摩擦力的增大滚动磨损机制亦发生改变,从磨粒磨损逐渐转变为粘着磨损,磨损加剧且磨痕深度变大。     

GCr15微动磨损转向往复滑动磨损特性的研究

对GCr15金属球和平面试块在300N的法向力作用下作了从微动磨损向往复滑动磨损转变的试验研究，对摩擦磨损过程中的磨损系数、摩擦力变化特性、磨痕的轮廓进行了分析研究。结果表明，在微动磨同往复滑动磨损转变前后，除磨损系数出现突变外，摩擦系数和磨痕的轮廓形貌也发生了比较大的变化，磨损转变过渡区的范围为70－100μm。     

Domex 700MC钢焊接接头的微动磨损性能

采用实芯焊丝CO2气体保护焊方法焊接了低合金高强钢Domex 700MC,在无缺陷的焊态接头试样上从焊缝区、熔合区和焊接热影响区中分别截取试样进行微动磨损试验,用SEM观察了磨痕形貌。结果表明:在选定的微动磨损试验参数下,不同部位金属的磨痕面积差异较小,磨损体积和最大磨痕深度差异较大;接头不同部位金属具有不同的微动磨损性能,焊缝中心金属的耐微动磨损性最好;磨损面上存在与滑移方向成不同角度的微裂纹,这些微裂纹扩展、相交后导致金属呈块状或颗粒状脱落,所形成的凹坑有利于新的微裂纹形成。     

镍基单晶高温合金微动摩擦磨损特性研究

采用SRV-IV微振动摩擦磨损试验机研究了航空发动机材料DD6镍基单晶高温合金的室温微动摩擦磨损特性.微动试验条件为:试验块与合金球水平垂直接触干摩擦,正向载荷为50～180 N,振幅为60 μm,频率为50 Hz,循环次数为1×105次.试验结果表明:随着正向载荷的增大,磨痕中心区域磨损特征由微凹坑转变为平坦的挤压层;微动摩擦系数大幅度降低60％,微动磨损体积减少88％;微动磨损主要形式为磨粒磨损、黏着磨损、氧化磨损以及造成表面材料脱落的疲劳磨损.     

海水环境下2507超级双相不锈钢微动磨损性能研究

采用SRV-IV微动摩擦磨损试验机研究在干摩擦和水溶液介质中微动振幅对2507超级双相不锈钢微动磨损行为的影响,利用三维轮廓仪和扫描电子显微镜分别对试样的磨痕深度、磨损体积和磨痕表面微观形貌进行表征分析。结果表明:在干摩擦下,随振幅增加微动运行区域发生了由部分滑移区向滑移区的转变,摩擦因数随振幅的增加先增大后趋于稳定,磨痕深度和磨损体积随振幅的增加而增大,磨损机制由局部氧化磨损、局部疲劳磨损转变为氧化磨损、黏着磨损和剥落磨损;水溶液中,海水中摩擦因数随振幅的波动较去离子水中的大,且海水中由于存在腐蚀与磨损交互作用,磨痕深度和磨损体积也都比去离子水中的略大,磨损机制主要是轻微氧化磨损、磨粒磨损伴随疲劳磨损。     

人股骨皮质骨轴面微动摩擦磨损特性研究

采用高精密微动试验台外加体液恒温循环装置,在一定法向载荷和不同位移幅值条件下,研究了天然活性人股骨皮质骨对纯钛的微动摩擦磨损行为。试验结果显示：随位移幅值的增加,股骨皮质骨的微动运行状态从部分滑移向完全滑移状态转变,详细讨论了不同位移幅值下摩擦因数随循环次数的演变规律。微观观察表明：接触表面处于部分滑移状态时损伤轻微,而在完全滑移状态下磨损较严重。人股骨皮质骨的磨损机理主要表现为磨粒磨损和微骨折导致的剥层剥落。微动磨痕的深度随位移幅值的增加而增加,而且磨痕深度与摩擦因数有很好的对应关系。研究认为控制植入体/骨界面的微动幅度有利于提高皮质骨抗微动损伤的能力。     

核用TP316H钢在不同介质环境下的微动磨损性能

采用自制的液态钠环境微动磨损试验机,研究了核用TP316H传热管在不同环境 (室温大气、室温水、450 ℃大气、450 ℃液态钠)下的微动磨损性能。试验采用管/柱正交接触方式,试验结束后,采用超景深显微镜、三维光学显微镜、SEM和EDS对磨痕形貌、摩擦化学反应及磨损量进行了表征,对比分析了4种介质环境对TP316H的微动磨损的影响,发现TP316H合金管在450 ℃液态钠中的磨损率最大,在室温水中的磨损率最小。4种介质环境下的磨损机理不同,室温大气环境中的磨损主要是剥层和氧化磨损,随着温度升高,氧化磨损加重;室温水环境中的磨损以磨粒磨损为主;高温液态钠环境中的磨损为磨损和腐蚀的耦合协同作用。     

钛基化学镀耐磨涂层微动磨损性能研究

以提高钛合金抗微动磨损性能为宗旨,研究了化学镀Ni-Tl-B（NTB）三元合金及Ni-Tl-B/BN、Ni-Tl-B/SiC复合镀层制备工艺,利用X射线衍射技术、扫描电镜及能谱分析等手段,分析了三种镀层的结构,观察了镀层表面形貌,利用微动摩擦磨损试验机评价了化学镀处理对钛合金抗磨的影响,实验结果表明：该工艺得到的Ni-Tl-B、Ni-Tl-B/BN、Ni-Tl-B/SiC多元复合镀层表面光亮、质感均匀、镀层结合力良好,经过相同次数微动磨损试验,Ni-Tl-B镀层的耐磨性能比TA7及Ni-Tl-B/BN、Ni-Tl-B/SiC镀层好。     

爆炸喷涂Cr_3C_2/25NiCr涂层抗微动磨损性能的研究

研究爆炸喷涂Cr3C2 2 5NiCr涂层的抗微动磨损性能。结果表明 ,爆炸喷涂Cr3C2 2 5NiCr涂层的层间氧化物含量和孔隙率低 ,组织致密 ,结合强度高 ,涂层的抗接触疲劳性能得到有效改善 ,抗微动磨损能力比K417镍基合金和等离子喷涂层显著提高。     

恒定动能作用下薄壁管的冲击微动磨损行为研究

在新型冲击微动磨损试验机上对四种常见材料的薄壁管(不锈钢、铜合金、纯钛和铝合金)进行了冲击磨损试验,考察了材料属性、冲击能量对薄壁管损伤行为的影响。对其冲击动力学行为、磨损行为进行了分析。研究结果表明,不同材料金属管的能量吸收率、冲击接触力和冲击管变形有显著差异;同一种材料,随着初始冲击动能的增大,冲击过程中接触力、冲击管变形和冲击吸收能也在增大。通过分析磨痕微观形貌和磨痕轮廓,发现薄壁管的冲击磨损抵抗性能与材料属性密切相关;随着初始冲击动能的增加,材料损伤加剧,其损伤机制为疲劳磨损。     

TiAlZr合金微动磨损性能研究

采用高精度液压式微动磨损试验机研究了TiA lZr合金在不同微动运行区域的微动磨损行为,建立了其运行工况微动图。试验结果表明:滑移区、混合区和部分滑移区的摩擦因数随循环次数变化呈现不同的规律,其中部分滑移区摩擦因数较低,磨损体积随着位移幅值的增大而增大;滑移区、混合区磨损体积随着法向载荷的增加而增大,而部分滑移区磨损体积随着法向载荷的增加而减小;滑移区磨屑堆积于中心区域,磨损以磨粒磨损和剥层机制为主;混合区磨损机制主要表现为粘着磨损与磨粒磨损并存;部分滑移区磨损轻微。     

Investigation on Wear Resistance and Fatigue Damage of Laser Cladding Coating on Wheel and Rail Materials under the Oil Lubrication Condition

The aim of this study is to investigate the wear resistance and fatigue spalling damage of wheel and rail materials with and without laser cladding coating under oil lubrication using a rolling–sliding machine. It illustrates that the laser cladding Co-based alloy coating improves the wear resistance of wheel and rail rollers. Serious spalling is dominant for untreated wheel and rail rollers. The wheel or rail roller undergoing laser cladding treatment takes on slight abrasive wear and visible ploughing. Furthermore, there are no cracks on the contact surface and subsurface. The laser cladding Co-based alloy coating exhibits outstanding resistance to wear and fatigue spalling damage due to its microstructure in the coating under oil lubrication.     

铁素体不锈钢激光熔覆层组织和性能研究

采用无碳合金粉末和低碳合金粉末对铁素体不锈钢进行激光表面熔覆处理,借助光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)、能谱分析仪(Energy dispersive spectrometry,EDS)、X射线衍射仪(X-ray diffractometry,XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站对熔覆层显微组织、化学成分、硬度、耐磨性和耐蚀性进行评价。结果表明,两种激光熔覆层均无裂纹、气孔等宏观缺陷,显微组织主要由等轴晶、包状晶、树枝晶和枝间共晶组成。无碳熔覆层与低碳熔覆层均含有α-Fe、Fe-Cr合金相、Cr单质相以及Cr_(9.1)Si_(0.9)、Fe_(9.7)Mo_(0.3)、Fe_(10.8)Ni、Fe_(19)Mn等金属间化合物。此外,低碳熔覆层还产生了间隙化合物Cr_7C_3以及马氏体相C_(0.055)Fe_(1.945)。低碳熔覆层硬度为750 HV0.5,显著高于母材硬度250 HV0.5;无碳熔覆层硬度为650 HV0.5,其热影响区发生软化。激光熔覆层相对于母材具有更为稳定的摩擦特性以及优异的耐磨性和耐蚀性,其中低碳熔覆层耐磨性和耐蚀性均优于无碳熔覆层。     

Mo离子注入提高TC4合金微动磨损抗力的研究

对TC4合金进行了Mo离子注入表面改性处理,利用摩擦磨损试验机进行了点接触微动磨损试验,借助读数显微镜和表面粗糙度仪测量出有关参数,计算出试样的微动磨损体积。结果表明,Mo离子注入使试样表面硬度提高,微动磨损体积明显降低。在微动磨损初期,Mo离子注入具有较好的减摩效果。Mo离子注入带来的表面强化效应是基体合金的微动磨损抗力得以提高的主要原因。     

Experimental investigation on sliding and fretting wear of steam generator tube materials

In nuclear power steam generators, high flow rates can induce vibration of the tubes resulting in fretting wear damage due to contacts between the tubes and their supports. In this paper, the sliding and fretting wear tests were performed using Inconel 600HTMA and 690TT against STS 304, which are the steam generator tube materials. The sliding wear tests with a pin-on-disk type tribometer were carried out under various applied loads and sliding speeds at air environment. The fretting wear tests were carried out under various vibrating amplitudes and applied normal loads.

The result of sliding and fretting wear tests show that the heat-treated Inconel 690TT has better wear resistance than Inconel 600HTMA in air. The fretting wear regimes were plotted using the test results and the wear coefficient was calculated also. From the results, it was observed that the wear and tear by stick-slip has very strong effect on the fretting wear behavior.     

激光熔覆合金表面耐磨性试验研究

使用CO2激光器对45#钢表面进行Co基和Ni基合金熔覆处理。利用销盘式摩擦试验机对激光熔覆表面进行摩擦磨损试验,研究干摩擦和润滑条件下磨损机理。Ni合金熔覆层比Co基耐磨性要好。润滑条件下,两种合金的耐磨性比干摩擦都得到很大提高。     

Wear of zirconium alloys due to fretting and periodic impacting

Impact fretting of zirconium alloys was studied in demineralized water at temperatures up to 97 °C. Results showing the effects of motion parameters, test duration, material combination and temperature (23–97 °C) are presented. The correlation between the electrical contact resistance and wear is good for zirconium alloy combinations. Continuous monitoring of the change in electrical contact resistance helped to reveal the wear process during tests.