FHG97/WS2自润滑复合材料力学性能和摩擦学性能的研究

目的 探究FHG97/WS₂复合材料力学和摩擦学性能。方法 采用放电等离子烧结技术制备不同WS₂含量的复合材料,通过硬度仪和万能试验机评估材料的力学性能。采用往复式摩擦试验机和白光干涉仪测试25～600℃的摩擦学性能。利用XRD、SEM、EDS和Raman分析材料的物相、显微组织和磨损表面的形貌及元素成分。结果 在复合材料制备烧结过程中,WS₂与FHG97发生了固相原位反应,生成了Cr_xS_y和M₆C相。新生相提高了复合材料的微观硬度和抗压强度,降低了抗弯强度。摩擦磨损测试结果表明,复合材料的摩擦系数在25～600℃都随温度的升高而降低,添加WS₂对摩擦系数降低有积极的作用。磨损率在25～400℃先降低,600℃有所上升。Cr_xS_y和M₆C协同作用使复合材料在25～200℃改善了摩擦磨损性能。400℃时,磨损表面形成的NiO、Cr₂O₃     

溅射功率对La-Ti/WS2 复合薄膜高温摩擦学行为的影响

高温条件下WS₂易于氧化生成WO3,导致WS₂固体润滑薄膜的摩擦学性能受到较大影响。为改善WS₂固体润滑薄膜在高温条件下的摩擦学性能,采用非平衡磁控溅射技术制备了共掺杂La-Ti/WS₂复合薄膜,研究了靶功率对磁控溅射La-Ti/WS₂复合薄膜结构和高温摩擦学性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜微观形貌、成分、力学性能、微观结构。利用高温摩擦磨损试验机研究了复合薄膜的高温摩擦学性能。结果表明,高温环境下,靶功率为20W时La-Ti/WS₂复合薄膜表现出优异的摩擦学性能。此时,复合薄膜H/E值最大,摩擦系数最小,平均为0.012,磨损率最低为1.56×10^-8mm³/N·m,这主要归因于高温下摩擦界面产生的稀土氧化物,促使La-Ti/WS₂复合薄膜的摩擦磨损机制发生了改变,使得WS₂在高温受破坏的情...     

Mo-12Si-8.5B-ZrO2(Y2O3)复合材料在空气和真空中的干摩擦学行为

纳米ZrO₂(Y₂O₃)强韧化的双尺度Mo-12Si-8.5B复合材料具有优异的力学性能,但在25～1000℃范围处于空气和真空下的干滑动摩擦学性能尚不清楚。采用销-盘式摩擦磨损试验,比较研究Mo-12Si-8.5B-2.5%ZrO₂(Y₂O₃)/Si₃N₄配对副的干摩擦学性能。结果表明：在空气中,随着测试温度的增加,摩擦因数先增加后减小,800℃时达到最小值(为0.28);复合材料的磨损率在25～600℃时为6.02～69.4×10^-6 mm³/(N·m),800～1000℃的磨损率增加到8.7×10^-3～95×10^-3 mm³/(N·m)。在真空中,从25℃升高到400℃时,摩擦因数从0.62逐渐降低至0.49,600℃时急剧增加到1.04,而在800℃和1000℃时摩擦因数又分别降低到0.82和0....     

含硫高速钢的高温摩擦性能(英文)

引入适量的硫可以明显改善铁基材料的摩擦学性能。采用粉末冶金技术制备了含硫高速钢样品材料,采用销盘高温摩擦试验机研究了该样品材料与不同配副(自对偶和GT35钢结硬质合金)摩擦时的高温摩擦性能,通过SEM、EDS和XPS检测了摩擦面,并分析了其摩擦机理。结果表明:与自对偶盘和GT35盘这2种对偶材料摩擦时,摩擦因数的变化趋势是随着温度的升高而逐渐降低的,磨损率则是随着温度的升高而逐渐变大的;在400℃和700℃时的摩擦因数曲线比室温时更加平稳,与GT35摩擦时样品材料的综合高温摩擦性能最佳;在400℃以下时,由于样品材料中硫化物的软化会使得材料的摩擦因数随着温度的升高而降低,在400℃以上时样品材料摩擦因数的降低主要是由于摩擦面的氧化物作用而引起的。     

T6态SiCp/A356高温干滑动摩擦磨损特性研究

采用T6态的SiCp/A356复合材料,以Al2O3陶瓷球作为对磨材料,借助UMT-2摩擦磨损实验机详细研究了复合材料的高温摩擦磨损性能,并采用SEM、OLS4000等手段分析材料的高温摩擦磨损特性。结果表明:T6态的SiCp/A356复合材料的磨损率随着温度的增加而增加。当温度低于150℃时,磨损率随温度缓慢增加;继续升高温度,磨损率进入稳定阶段,稳定磨损率为3.18×10-5 mg·cm-1;当温度达到250℃时,磨损率呈线性上升。摩擦系数则随温度在0.40~0.45很小范围内波动,表现出优异的高温摩擦性能。同时,磨损机制由氧化磨损、磨粒磨损和疲劳磨损转变为严重的粘着磨损。     

温度对WC-WB-CoCr涂层高温摩擦磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了WC-WB-CoCr涂层,研究了温度对WC-WB-CoCr涂层高温摩擦磨损性能的影响。通过SEM、XRD和显微硬度仪对涂层的微观组织、相结构和力学性能进行表征。通过摩擦磨损试验机和拉曼光谱仪研究了WC-WB-CoCr涂层的高温摩擦学性能和氧化产物,采用台阶仪扫描磨痕形貌并计算WC-WB-CoCr涂层的磨损率。结果表明：WC-WB-Co-Cr涂层主要由WC和CoW₂B₂组成,涂层结构致密,与基体结合紧密;随着磨损试验温度升高,涂层的摩擦系数从0.66降低到0.57,涂层的磨损率随着温度的升高而升高,但是其磨损率增长程度随着温度的升高而降低。在高温磨损过程中,磨痕表面的氧化膜主要由WO₃和CoWO₄组成,且CoWO₄比WO₃表现出更好的耐高温磨损性能。涂层的主要磨损机制为氧化磨损、疲劳磨损和粘着磨损。     

激光熔覆高温自润滑覆层的摩擦学特性

采用激光熔覆技术制备了Ni3Al–BaF2/CaF2–Ag基高温自润滑耐磨覆层,考察了覆层在不同温度下的摩擦学性能及高温自润滑机理。结果表明,对复合粉末的预先机械合金化处理,改善了覆层组织的相容性及覆层的摩擦学性能。在室温至800℃的宽温域范围内,覆层的摩擦因数及磨损率分别在0.30～0.34及(2.6～8)×10-5 mm3/m.N之间波动,覆层表现出较平稳的摩擦磨损性能。在中低温度摩擦时,磨损形式主要为微断裂及磨粒磨损;在600℃及以上温度摩擦时,磨损形式受润滑相的热软化与Ni3Al粘结相的摩擦氧化反应共同作用的控制。     

Ni-Mo-Y-Gr复合材料的制备及其在宽温域条件下的摩擦学性能

采用放电等离子烧结技术制备了Ni-Mo-Y-Gr(石墨烯)自润滑复合材料,通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、拉曼及高温摩擦实验机对复合材料的微观组织、成分、力学性能及摩擦磨损性能进行了研究。结果表明：Ni-Mo-Y-Gr复合材料的组织均匀致密,随着石墨烯含量的增加,复合材料的密度、硬度及屈服强度呈下降趋势,实际密度大于计算理论密度,即复合材料制备过程中发生了冶金熔合与固溶;Ni-Mo-Y-Gr复合材料在室温至600℃范围内具有较低的摩擦系数及磨损率,表明其具有较好的摩擦学性能;在室温、200和400℃时石墨烯起到了良好的润滑作用,在600℃时的主要润滑相为石墨烯、NiO、MoO₂、MoO₃和NiMoO₄;在800℃时形成NiMoO₄及镍钼的氧化物,难以形成完整、有效的润滑层,从而使复合材料的摩擦学性能有所下降。     

NbMoWTa-Al2O3固体润滑复合材料的宽温域摩擦磨损性能

通过高能球磨和放电等离子烧结方法制备了新型NbMoWTa难熔高熵合金基固体润滑复合材料。系统研究了纳米Al₂O₃作为固体润滑剂对NbMoWTa难熔高熵合金宽温域摩擦学性能的影响。结果表明：纳米Al₂O₃颗粒在具有BCC结构的NbMoWTa难熔高熵合金基体相晶界和晶内均匀分散,强烈的弥散强化显著提升了NbMoWTa的显微硬度。纳米Al₂O₃颗粒在室温至800℃范围内降低摩擦因数和磨损方面有显著作用。室温下,由于复合材料的显微硬度显著提升,添加足量的纳米Al₂O₃实现了复合材料耐磨性的提升。在中高温下,复合材料表面形成的连续致密氧化摩擦层对提升摩擦学性能起着关键作用。纳米Al₂O₃颗粒协助氧化摩擦层承载更大的载荷,提高其致密性及稳定性,从而更有效地保护基体。此外,在800℃下纳米Al₂O₃颗粒的存在能够抑制MoO3的过度挥发。     

超细TiB_2对AlMgB_(14)/TiB_2力学性能及抗高温磨损性能的影响

采用FAPAS法制备了超硬AlMgB_(14)/TiB_2复合陶瓷材料,分别采用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS),X射线衍射仪分析添加超细TiB_2第二相颗粒对复合材料微观形貌及韧性的影响;通过高温摩擦磨损试验分析了复合材料在25,300,500℃下的抗磨损性能及其摩擦学特征。结果表明,添加30%(质量分数)的微纳米级TiB_2后,AlMgB_(14)/TiB_2复合材料的平均硬度达32.5 GPa,断裂韧性由未添加时的3.0 MPa·m~(1/2)提高到3.95 MPa·m~(1/2);摩擦系数在室温及300℃时介于0.4~0.55之间,500℃时达0.65左右,磨损率1.27×10~(-6)~6.62×10~(-6) mm~3/(N·m)。随着摩擦温度的升高,试样摩擦学性能发生变化,由于摩擦表面产生氧化物的润滑作用,摩擦系数在300℃时略有减小,磨损机理由室温时的磨粒磨损转变为高温下的粘着磨损脱落。     

生理盐水润滑下PEEK/WK复合材料的摩擦学性能

为研究生理盐水润滑条件下碳酸钙晶须含量、载荷大小、滑动速度因素对PEEK/CaCO3复合材料摩擦学性能的影响规律,并考察复合材料的摩擦学稳定性,在自制改性偶联剂处理晶须表面的基础上制备了PEEK/CaCO3复合材料,利用MMW1A立式万能摩擦磨损试验机对复合材料的摩擦学性能进行测试,用扫描电子显微镜(SEM)对磨损表面形貌进行扫描分析表征。结果表明,晶须含量对复合材料摩擦学性能影响明显,在0.9%的生理盐水润滑条件下PEEK/CaCO3复合材料随着晶须含量的增加,摩擦因数及比磨损率均呈现先减小后增大现象;当晶须质量分数为15%左右时,复合材料的摩擦因数达到最低值,同时比磨损量相对最低,复合材料与摩擦副的磨合过程相对平稳,具有较好的摩擦学性能,表现为粘着腐蚀磨损特征。外加载荷、滑动速度增大,材料的摩擦因数增大,比磨损率增加。     

激光扫描速度对球墨铸铁热轧辊表面铁基合金化层组织性能的影响

采用激光合金化技术在球墨铸铁QT600-3表面制备铁基合金化层,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、Raman光谱仪、显微硬度计和高温摩擦磨损试验等方法研究了不同激光扫描速度对铁基合金化层物相、微观结构、力学性能、常温和高温摩擦学性能的影响。研究结果表明,铁基合金化层与基体冶金结合良好、显微硬度高(高达830 HV0.1)、高温摩擦因数低至0.28、高温磨损率低至2.41×10^-6 g·N^-1·m^-1。合金化层显微组织为奥氏体树枝晶+共晶碳化物,且随着扫描速度增加,组织逐渐细化,合金化层平均厚度减小,裂纹率升高,显微硬度先增加后减小,高温耐磨性能逐渐提高。铁基合金化层的高温磨损机制以磨粒磨损为主,同时还存在着疲劳磨损和氧化磨损。     

球墨铸铁轧辊表面镍基激光合金化层及其磨损性能

采用激光合金化技术在球墨铸铁QT600-3表面制备镍基合金强化层,通过XRD、SEM和摩擦磨损试验等研究了不同激光扫描速率对合金化层物相、微观结构、力学性能、常温和高温摩擦学性能的影响,并使用Raman光谱仪对磨痕进行分析。结果表明:Ni合金化层与基体冶金结合好、显微硬度高(高达720 HV0.1)、高温摩擦因数低至0.305、高温磨损率低至7.55×10^-6 g·N^-1·m^-1。随着扫描速率的增加,显微组织更加致密,显微硬度先升高后降低,700 ℃耐磨性能提高,但合金化层裂纹率增加。高温摩擦磨损过程中,合金化层的磨损机制以磨粒磨损为主,同时还存在疲劳磨损和氧化磨损。同时,扫描速率的增加可细化晶粒和提高显微硬度。而Ni合金化层表面在高温摩擦过程中形成的氧化产物和碳化物在高温下会对提高其耐磨性能产生积极作用。     

宽温域下LaF3对镍基自润滑材料摩擦学性能的影响

为增强材料在宽温域下服役的稳定性及减少摩擦与磨损对材料性能的影响,采用Ni60合金粉末作为基体材料,利用放电等离子烧结技术(SPS)制备出了不同LaF3含量的镍基自润滑复合材料。利用HT-1000型高温摩擦磨损试验机、GBS-SmartWLI白光干涉三维轮廓仪、SEM、XRD等对复合材料在大气环境下的宽温域摩擦学性能进行了研究。结果表明,所制备的镍基自润滑材料在宽温域下具有优良的摩擦学性能。复合材料摩擦系数与磨损率从200到800℃的范围内保持在一个较低水平。当LaF3的含量为6%(质量分数)时,平均摩擦系数在200到800℃之间为0.189到0.288且变化范围最小,在600℃下表现最低为0.189,平均磨损率在10-5mm3/N·m数量级,综合表现出最优的摩擦学性能。这是因为LaF3含量为6%的材料在高温下形成了SrSiO3、SrMoO4、La6MoO12等盐类,所形成的盐转移膜一方面防止了对偶材料表面直接接触,另一方面减小了接触薄层的抗剪切强度,从而显著地提高了宽温域环境下材料的稳定性。随着测试温度增加到800℃,由于高温氧化作用使得复合材料摩擦系数略微上升,但仍然保持在0.2左右的较低水平。     

High Temperature Oxidation and Tribological Behaviors of NiCrAl-Graphite Self-Lubricating Composites

Nickel-graphite self-lubricating composites are a promising candidate to be used in turbine constructions that are usually exposed to high temperature oxidation and wear.However,the high-temperature stability of graphite as well as the effect that the oxide scale will play on the following wear process are still yet in debate.In this work,oxidation behavior of a NiCrAl-graphite composite and the subsequent friction and wear performances were studied.Results indicate that graphite is stable in the composites after oxidation at T≤400 ℃ for 300 h,which contributes synergistically with the thin oxide film to self-lubrication.The friction coefficient is below 0.20 and the wear rate is ～1.43×10~(-5) mm~3 N~(-1) m~(-1).The composite has the highest friction coefficient and wear rate when it was suffered from the high temperature oxidation at 500 ℃.Once it was oxidized at 600 ℃,a glaze layer would develop during the subsequent sliding.It plays a positive role in improving tribological properties though in the absence of lubricant phase of graphite,with to be exactly the friction coefficient and wear rate reduced by 13% and 21%,respectively,in comparison with the case of oxidation at 500℃.     

MAO电压对TC4合金氧化膜层摩擦磨损性能的影响

通过微弧氧化技术(Micro-arc oxidation, MAO)对TC4合金进行表面处理,探究了不同MAO电压对TC4合金氧化膜层摩擦磨损性能的影响。使用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及高温真空摩擦磨损试验仪对膜层形貌、相成分、硬度以及摩擦学性能进行了测试。结果表明:随着MAO工作电压的升高,MAO-TC4合金表面膜层中锐钛矿型TiO₂和金红石型TiO₂的含量随之增加,其表面粗糙度、显微硬度以及平均摩擦因数亦随之增大,磨损率先降低后增大。当MAO工作电压为280 V时,磨损率最小,为2.8 mg/cm²,摩擦磨损性能最佳。     

等离子喷涂制备WC-Co-Cu-BaF2/CaF2自润滑耐磨涂层及其高温摩擦性能

通过大气等离子喷涂方法,使用自制的含有WC-Co、Cu和BaF2/CaF2共晶体的复合喷涂粉末,制备出WC-Co-Cu-BaF2/CaF2自润滑耐磨涂层。在200℃、400℃和600℃下进行WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层和WC-Co涂层的高温摩擦试验,用扫描电镜观察涂层磨损表面微观形貌。结果表明:200℃时,由于WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层摩擦产物层中含有的WC硬质颗粒引起磨粒磨损,该涂层摩擦因数和磨损率相对较高。而400℃和600℃时,WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层的摩擦产物层中均无WC颗粒存在,且由于涂层中Cu和BaF2/CaF2等固体润滑剂的作用,生成的摩擦产物层光滑且致密,涂层的摩擦因数和磨损率均较低,在400～600℃下表现出比WC-Co涂层优异的耐磨性能。     

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...     

Effect of Interfacial Microstructure on Mechanical and Tribological Properties of Cu/WS2 Self-lubricating Composites Sintered by Spark Plasma Sintering

In this study,Cu/WS2 self-lubricating composites are fabricated by spark plasma sintering.Interfacial microstructure and its effect on mechanical and tribological properties are investigated.High sintering temperature at 850 ℃ promotes decomposi-tion of WS2 and its following interfacial reaction with Cu to form Cu0.4W0.6 nanoparticles and Cu2S,enhancing mechanical properties as well as wear resistance of the composites.But the destruction of WS2 leads to a high friction coefficient.On the contrary,for the composites sintered at 750 ℃,a nanoscale diffusion zone forms at the Cu/WS2 interface.WS2 lubricant retains its lamellar structure.The composite shows excellent self-lubrication performance,with a low friction coefficient of 0.16.However,its mechanical properties are low,and the wear rate is one magnitude higher.     

钛合金表面激光熔覆高温自润滑耐磨复合涂层

为了提高钛合金的摩擦学性能,采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-NiCrAlTi/TiC与γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂复合涂层. 采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相和显微组织,在球-盘式高温摩擦磨损试验机上测试了不同温度下(室温,300 ℃,600 ℃)复合涂层的摩擦学性能. 结果表明,激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合,γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂复合涂层主要由"原位"生成的小块状,针状TiC颗粒及TiC树枝晶,γ-NiCrAlTi固溶体基体及弥散分布的球状CaF₂颗粒组成. 由于硬质增强相 TiC与增韧相γ-NiCrAlTi的共同作用,γ-NiCrAlTi/TiC与γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂复合涂层的磨损率在试验温度下都远低于Ti-6Al-4V基体;在600 ℃时,γ-NiCrAlTi/TiC/CaF₂涂层的平均摩擦系数为0.21,相对于基体与γ-NiCrAlTi/TiC涂层分别降低了43%,50%,表现出良好的高温自润滑减摩性能.