表面微织构协同热扩渗技术改善材料表面摩擦学性能的研究进展

表面微织构因其能够有效改善摩擦副之间的摩擦学性能而获得国内外学者的广泛关注。通过将表面微织构与热扩渗技术相结合,可以充分发挥2种技术的优点,进一步提高摩擦副之间的摩擦学性能,为更复杂环境下的应用提供可能。首先概述了表面微织构的常用加工方法及其所加工的织构类型,系统地归纳总结了表面织构在不同润滑工况下的减摩机理。其次,从不同的表面热扩渗技术入手,分别综述了盐浴渗氮技术、等离子渗镀技术、热氧化技术和化学气相沉积与表面织构的协同作用研究现状,根据摩擦因数、磨损量和表面硬度等性能参数,分析总结了不同复合技术的可行性以及对基体摩擦学性能的影响。相对于单一表面处理技术,复合技术能够进一步提高材料的表面硬度,延长织构的使用寿命。一般来说,复合处理表面的耐磨性显著优于单一技术处理的表面和未处理表面,但摩擦因数受工况的影响较大。最后,对该复合技术的研究发展做出总结,提出不同织构参数和热扩渗参数对基体摩擦磨损性能的影响有待进一步探究,开展极端工况下复合技术的应用基础研究,推动复合技术在摩擦领域的发展。     

基于表面织构的机械部件摩擦学性能改善研究进展

表面织构技术以其加工容易、应用范围广泛的特点可有效减小和控制表面摩擦与磨损,延长使用寿命。介绍了表面织构的作用、几何参数和加工技术,总结了当前表面织构技术在改善密封、滑动轴承、活塞环和缸套等机械部件摩擦学性能方面的主要研究成果,提出了表面织构的研究方向。     

内燃机活塞环材料及表面处理技术研究现状与发展趋势

活塞环是内燃机中重要的零部件之一,该部件的摩擦损耗占内燃机总摩擦损失的26％.因此,活塞环材料的选用及其表面处理研究对于优化提升内燃机性能、延长服役寿命具有重要意义.简单介绍并总结了内燃机活塞环常用材料及其发展趋势,详细综述了激光表面织构技术、表面涂层技术以及表面复合技术在内燃机活塞环减摩抗磨方面的研究和应用现状.其中,激光表面织构技术(LST)可起到接纳磨屑、保持油膜等作用,从而降低活塞环表面摩擦和磨损,但由于织构形貌和几何参数特征对摩擦学性能的影响较为复杂,仍需结合实际工况进一步研究并优化.以镀铬、热喷涂、气相沉积及激光熔覆为代表的涂层技术也常用于活塞环的表面强化处理,但涂层材料种类繁多,难以形成统一的行业标准进而规模应用.此外,通过合理复合多种表面处理技术,比如微弧氧化与电泳沉积复合、超声滚压与离子渗氮技术复合、磁控溅射和低温离子渗硫复合等,可实现优势互补、发挥协同作用,有效改善接触表面的摩擦性能,为活塞环的减摩增寿研究开拓了新的思路.最后对未来活塞环材料开发应用及其减摩抗磨方面的研究发展进行了展望.     

表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展

为提高摩擦副之间的摩擦学性能,润滑油添加剂、低摩擦表面以及表面微织构等作为改善表面摩擦学性能的手段已得到国内外研究工作者的广泛关注并取得了一定的成果,而表面微织构复合固体润滑材料技术作为一种集成了已有各种减摩手段优点的复合技术开始被研究。 文中综述了表面微织构与固体润滑材料复合的物理和化学方法;评述了表面微织构几何形状、参数和固体润滑材料种类对复合表面摩擦学性能的影响;分析了表面微织构复合固体润滑材料的减摩机制;最后指出了该复合技术目前尚待解决的问题,并对该技术下一步的发展方向和实际应用进行了展望。     

表面织构改善Ti6Al4V合金摩擦学性能的研究进展

源于自然界非光滑表面的表面织构能够起到捕捉磨屑、储存润滑剂、减小接触面积等积极作用,被认为是一种改善材料摩擦学性能的有效途径,并在改善钛合金摩擦学性能方面取得了有益成果。本文重点关注了钛合金表面织构的设计与加工、减摩与抗磨机理、与表面技术的复合应用,综述了表面织构在改善钛合金的摩擦学性能方面的研究进展,并展望了相关研究思路和方法。     

磁流体极性对钛合金表面织构的摩擦学性能研究

目的 研究磁流体的极性对钛合金光滑表面和织构表面摩擦学性能的影响。方法 以水基磁流体、煤油基磁流体、去离子水和煤油为润滑剂,在UMT?3摩擦磨损试验机上分别进行钛合金光滑表面和织构表面的摩擦磨损实验,得到极性不同的磁性颗粒对不同表面的摩擦因数、磨损量和磨损形貌的影响规律。结果 在光滑钛合金表面,极性磁性颗粒使得摩擦因数下降了8.42%,磨痕宽度下降了8.47%,磨损方式由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为轻微的磨粒磨损。非极性磁性颗粒使得摩擦因数上升了33.94%,磨痕宽度上升了42.20%,磨损方式由轻微的黏着磨损转变为严重的磨粒磨损。在织构表面,极性磁性颗粒的减摩作用进一步增强,而非极性磁性颗粒并没有明显的减摩作用。结论 采用不同极性磁流体润滑时,极性磁性颗粒更容易吸附在钛合金表面,从而增加油膜的厚度和刚度,减小其摩擦因数。     

表面织构对动压滑动轴承摩擦学性能的影响

为了探究表面织构对动压滑动轴承摩擦学性能的影响,基于自研的摩擦磨损试验机对 BY-BDB 型三维光纤激光织构机加工的表面织构动压滑动轴承摩擦学性能影响进行研究。 通过三维形貌仪、扫描电子显微镜( SEM)以及能谱仪(EDS)对摩擦磨损试验后的微观形貌和摩擦磨损状况进行分析。 研究表明:激光加工会引起表层出现硬化现象且 C 与 O 元素的含量分别增加了 31. 1%与 7. 9%;不同织构参数(面积率 S_p 与深径比 β)与工况(载荷与转速)下的磨损量与摩擦因数呈现先减小后增加的趋势且表面织构对动压滑动轴承的耐摩性能提高了 23%以上。 此外,研究还发现动压滑动轴承摩擦磨损机理是磨粒切削与粘着磨损,而表面织构的减摩机理是能够提高表面耐磨性以及储存磨粒和形成二次动压润滑。     

水土溶液润滑下犁铧表面仿生微织构的减摩抗磨特性研究

目的 改善犁铧在犁耕作业中的减摩抗磨性能。方法 以65Mn钢作为犁铧材料基体,采用激光加工技术在65Mn钢表面制备仿蚯蚓头部凹坑与仿蜣螂头部凹槽织构,在水土溶液中开展摩擦学性能试验,采用扫描电镜分析摩擦磨损机制,使用Ansys Fluent数值模拟辅助分析织构犁铧表面的润滑机理,然后利用Navier-Stokes公式分析犁铧织构表面流速和压力分布。结果 犁用65Mn钢表面仿蜣螂头部凹坑与仿蚯蚓头部凹槽织构率为20%时具有最优的减摩抗磨性能,与未织构试样相比,摩擦因数分别降低了21.8%和47.3%,磨损率分别降低了18.0%和28.8%。Ansys Fluent数值模拟表明,2类仿生织构试样表面的流体动力润滑能生成一个净正压力区域,增厚润滑油膜,更易产生气穴与空化,降低压力,减少接触面的摩擦,从而有效增强了试样表面的减摩抗磨性能。结论 在65Mn钢表面设计不同织构率的仿蜣螂头部凹坑与仿蚯蚓头部凹槽织构可以有效提高犁铧表面的减摩抗磨效果,且在水土溶液润滑下织构率为20%时,凹槽织构能获得最佳的动力润滑和减摩抗磨性能。     

复合涂层/织构化钛合金的摩擦学性能

为解决钛合金/不锈钢配副中,钛合金耐磨性差,摩擦系数高且不稳定的问题,结合表面织构技术和复合固体润滑涂层技术对TC4(Ti-6Al-4V)进行表面改性,利用扫描电镜、摩擦磨损试验机、三维形貌仪等仪器对材料的表面形貌、成分和摩擦磨损性能进行研究.试验结果表明,表面织构与复合固体润滑涂层的协同作用可以显著改善钛合金的摩擦学性能,摩擦系数最低可以降至0.08左右;对于同一孔径织构面,面积率在20％～30％区间表现出最佳的耐磨性能,对于同一织构面积率,织构孔径越大耐磨性能越差.     

表面织构化刀具的研究现状与进展

高速切削加工作为难加工材料的主要加工方式,在其切削过程中,刀具的快速磨损、加工表面质量差等问题显著。近些年来,表面织构由于在控制摩擦、减小磨损和改善润滑性能等方面的作用引起了国内外学术界和产业界的广泛兴趣,为刀具减摩降磨技术的研究提供了新方向。表面织构效应是通过在摩擦副表面加工出具有不同形状几何参数和分布特征的微凹坑、微沟槽等阵列结构时,表面的摩擦磨损和润滑特性随之改变的热动力学效应。针对表面织构技术在刀具方面的应用研究,描述了刀具表面织构的主要制备方法,对比分析了各种制备方法的优缺点,然后分别阐述了微沟槽织构、微凹坑织构、纳米织构/微纳复合结构阵列以及织构化自润滑刀具在减缓刀具磨损、提高加工质量等方面的研究现状与进展,同时分析了表面织构改善刀具系统摩擦学性能的原因和机理,最后指出刀具表面织构技术目前研究存在的问题及其对刀具减摩降磨的重要意义。     

几何特征及工况条件对表面织构摩擦特性影响研究

表面织构技术是一种加工方便且不破坏材料本质的表面改性方法,在材料表面加工出具有一定形状和规则的微观结构以改善材料的表面摩擦性能。但不同工况条件下影响摩擦性能的可变因素太多,以至于无法得到各设计参数的最优通用方案。从提出附加流体动压效应到表面织构形貌、尺寸、深度、面积占有率、坑底形状、取向和分布形式等方面,回顾了国内外表面织构减摩作用的研究发展历程。概述了凹陷织构中连续织构和离散织构的表面形貌对材料表面摩擦特性的影响,并在离散织构中重点分析了三角形、矩形、菱形、六边形、椭圆形、圆柱形、球形、水滴形、圆环形、雪花形和葫芦形等织构形貌对材料表面摩擦特性的影响;论述了各几何参数中织构直径和面积占有率对摩擦因数的影响比织构深度大;阐述了不同分布形式的表面织构对摩擦特性的影响;在干摩擦、边界润滑、流体润滑和混合润滑等4种状态下,总结了不同工况条件下表面织构的减摩机理,并对表面织构存在的问题提出建议,以期为表面织构的研究者提供参考。     

Improvement in high stress abrasive wear property of steel by hardfacing

High stress abrasive wear behavior of mild steel, medium carbon steel, and hardfacing alloy has been studied to ascertain the extent of improvement in the wear properties after hardfacing of steel. High stress abrasive wear tests were carried out by sliding the specimen against the abrasive media consisting of silicon carbide particles, rigidly bonded on paper base and mounted on disk. Maximum wear was found in the case of mild steel followed by a medium carbon alloy steel and a hardfacing alloy. Different compositions of steels and constituent phases present led to different wear rates of the specimen. The extent of improvement in wear performance of steel due to hardfacing is quite appreciable (twice compared to mild steel). Microstructural examination of the wear surface has been carried out to understand the wear mechanism.     

金属表面减摩方法研究综述

磨损失效是金属材料主要的失效形式之一,因此减少材料表面磨损一直是金属改性的研究重点。基于粘着理论、润滑相结构、润滑膜行为等不同角度,对如何提升金属材料的减摩性能进行解读,并根据理化性质的改变,综述2类表面减摩方向:化学减摩、物理减摩。化学减摩由自润滑涂层展开,阐述自润滑体系的分类,从粘着摩擦力探究润滑膜的减摩机制。介绍外部直接添加与原位合成的减摩方法。举例了4种自润滑涂层的制备工艺:喷涂、气相沉积、微弧氧化、高能束熔覆。物理减摩中的梯度纳米和表面织构是当前的研究热点。通过探究脆性摩擦层与应力应变的变化,研究梯度纳米结构的变形机制,介绍了机械研磨、激光冲击等制备技术。表面织构在不同摩擦状态下,拥有储油、集屑、流体动压润滑的功能,常见的制备方法有激光刻蚀、化学刻蚀等。最后对金属表面减摩的未来发展进行展望:从多尺度追溯起源,完善摩擦理论;利用原位合成、微观结构活动探究如何延长减摩时间;展开多元体系、工艺的优化,向经济实用的方向发展。     

冷轧压下率对含Nb细晶高强IF钢织构形成机制的影响

以含Nb细晶高强IF钢热轧板为研究对象,研究了冷轧压下率对实验钢冷轧织构以及再结晶织构形成影响。结果表明,退火后铁素体晶粒细化,强度提高。实验钢经冷轧后主要的织构为{112}110、{111}112、{111}110、{001}110,并且随冷轧压下率增加,织构组分无变化,各组分强度整体增加。再经退火后,在α线上织构减弱,甚至一些织构逐渐消失。提高冷轧压下率时,织构峰值逐渐由{001}110转为{111}110。对于γ取向线,峰值由{111}110取向变为{111}112取向,最终{111}112比{111}110取向强度大。实验钢再结晶机制由定向形核和选择生长共同作用的结果,并且随冷轧压下率增大,{111}面织构强度增大,所以r(塑性应变比)值增大,深冲性能提高。     

钢铁表面高强韧涂层的研究进展

在钢铁材料表面制备硬质涂层,可明显改善其表面硬度低和耐磨性差而导致在摩擦工况下使用寿命低的问题.然而传统均质涂层在提高强度、硬度和耐磨性的同时,会大幅降低其韧性,即强度和韧性呈现\"倒置关系\".针对强度-韧性的\"倒置关系\",设计并开发出具有高强、高韧、高耐磨的涂层,对扩大钢铁材料的应用具有重大意义.从制备工艺、微观组织、...     

��ĥ��NM400������濪��ԭ�����

针对耐磨钢NM400成品板拉伸变形后试样表面出现开裂现象,利用金相显微镜、扫描电镜等手段对试样断口、表面裂纹及其组织进行观察分析。结果表明:NM400拉伸过程中试样表面裂纹是由沿晶开裂的微裂纹引起的,可能形成于轧制结束后钢板在冷床上冷却和切割两个工序。沿晶界分布的夹杂物弱化了晶界,在内应力的作用下,晶界夹杂物充当了裂纹源。形成的裂纹在后续淬火加热过程中出现高温氧化和轻微脱碳特征。     

金属表面除锈、防锈二合一产品的开发

介绍一种新型高效的除锈防锈剂,该防锈剂可应用于各种金属表面,且经济实用和耐蚀。     

热处理工艺对低合金耐磨钢组织和性能的影响

研究了淬火和回火温度对低合金钢组织和力学性能的影响。结果表明:890℃保温1h后油淬,250℃×2h回火后,组织为回火马氏体+残奥+少量碳化物。洛氏硬度大于50HRC,冲击韧度大于40J/cm2,且冲击试样断口为韧性断口。     

激光表面织构形状参数对钛合金摩擦学性能的影响

针对钛合金耐磨性差的问题,利用激光技术在TC4钛合金样品表面刻蚀出具有不同形状、间距和宽度(直径)的织构,基于CSM球盘式摩擦磨损试验机研究织构形状参数对钛合金在油润滑条件下摩擦学性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)观察钛合金表面织构的微观形貌及磨痕形貌,利用白光干涉仪测试表面织构和磨痕的三维轮廓并通过计算得到磨损率。结果表明,网格型织构的摩擦因数比沟槽型和点阵型织构更小并且更稳定。织构的间距和宽度(直径)等形状参数显著影响钛合金的磨损性能。原始表面抛光钛合金样品磨损率高于表面织构处理后样品,原始钛合金样品的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损,而由于表面织构能起到收集磨屑,储存润滑油的作用,从而显著提升了钛合金的耐磨性。     

热处理工艺对低合金耐磨钢组织和性能的影响

研究了淬火和回火温度对低合金钢组织和力学性能的影响.结果表明890℃保温1 h后油淬,250℃×2 h回火后,组织为回火马氏体+残奥+少量碳化物.洛氏硬度大于50 HRC,冲击韧度大于40 J/cm2,且冲击试样断口为韧性断口.