微观组织特征对模拟海水中搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金腐蚀磨损性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工细晶Ti-6Al-4V合金在模拟海水中微观组织特征与腐蚀磨损性能的关系。方法通过控制搅拌摩擦加工工艺(200 r/min-25 mm/min和200 r/min-50 mm/min)获得具有等轴细晶组织和片层状α相组织的Ti-6Al-4V合金。使用往复磨损试验机和电化学工作站,在模拟海水中对Ti-6Al-4V合金进行腐蚀磨损实验,获得摩擦系数-时间曲线、动电位极化曲线等一系列摩擦磨损和电化学曲线。使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对磨痕进行观察,计算磨损率,并分析磨损机制。通过计算腐蚀磨损分量研究材料损耗的主要影响因素。结果在腐蚀磨损中,因表面氧化膜被破坏,具有细晶结构的Ti-6Al-4V合金晶界面积大,腐蚀电位降低,但腐蚀电流密度小于原始试样。搅拌摩擦加工试样在腐蚀磨损实验中的摩擦系数更稳定,OCP条件下,具有细小等轴晶组织的搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金的摩擦系数最低,磨损率较原始试样低20%。片层组织特征Ti-6Al-4V合金因微观力学性能各向异性而影响对磨球的行进路线,犁沟较混乱。原始样品的磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损,搅拌摩擦加工后,样品在模拟海水中的磨损机制为磨粒磨损、分层磨损和腐蚀磨损。结论等轴细晶组织Ti-6Al-4V合金在模拟海水中表现出低的磨损率和低的摩擦系数,该组织特征具有最优的耐腐蚀磨损性能。     

Mg-x%Zn-0.8%Zr合金腐蚀与磨损行为研究

采用真空熔炼炉制备了不同Zn含量的Mg-x%Zn-0.8%Zr(x=2.0,3.0,4.0,4.5)(质量分数,下同)合金,对系列合金的显微组织、力学性能、模拟体液环境下的耐蚀性能以及摩擦磨损行为进行了测试与分析。结果表明:在本研究的系列合金成分范围中,随着Zn含量的增加,Mg-x%Zn-0.8%Zr合金组织细化、强度及耐磨性能提高,但塑性及耐蚀性下降,而且不同Zn含量Mg-x%Zn-0.8%Zr合金在模拟体液环境下的磨损率均高于干摩擦条件下的磨损率,表明模拟体液的腐蚀加速磨损作用大于其润滑减少磨损的作用。     

一种新型生物医用Ti-20Zr-10Nb合金的腐蚀、磨损及腐蚀磨损行为

通过电化学腐蚀、摩擦学测试以及扫描电镜（SEM）观察等方法，研究了新型生物医用Ti-20Zr-10Nb合金的腐蚀、磨损以及腐蚀磨损行为。动电位极化实验结果表明，与静态腐蚀相比，腐蚀电位（E_corr）向负值偏移，腐蚀电流密度（i_corr）增加了2个数量级。磨损和腐蚀磨损结果显示，Ti-20Zr-10Nb合金的磨损体积随载荷的增加而增大。研究结果表明，机械磨损在腐蚀磨损中对材料的流失贡献大于腐蚀的贡献。电化学腐蚀条件下的摩擦系数均低于纯磨损条件下获得的摩擦系数。通过观察腐蚀磨损后的形貌可知，磨粒磨损为腐蚀磨损中的主要磨损机制。此外还验证了磨粒的添加对磨损和腐蚀磨损行为的影响，发现磨粒的添加会增加材料的流失。     

钴基合金在锌液中的摩擦磨损性能研究

在自行研制的试验设备上研究了几种钴基合金与Al2O3干磨损和在锌液中(460±5℃)腐蚀磨损的状况及磨损机理。研究表明,过共晶钴基合金的耐腐蚀磨损性能要优于亚共晶合金,但是干磨损时情况完全相反。在不同的摩擦副中几乎都有磨粒磨损发生。钴基合金的腐蚀磨损机制主要是材料的塑性变形、脆性断裂和磨粒磨损。     

生物医用β型Ti-15Mo-xNb合金的显微组织、力学性能和干态耐磨性(英文)

为了研究元素Nb含量对β型Ti-Mo基合金显微组织和性能的影响,制备了4种Ti-15Mo-xNb(x=5%,10%,15%和20%)合金,并研究其显微组织和性能。采用CJS111A型球-盘式摩擦磨损试验机评价了Ti-15Mo-xNb合金与Gr15对磨时的干摩擦磨损性能。结果表明:Nb含量对Ti-15Mo-xNb合金显微组织结构形态的影响较大,4种合金主要由β相组成,其硬度值均高于HV200;Ti-15Mo-5Nb合金的压缩屈服强度最低,Ti-15Mo-10Nb合金的压缩屈服强度最高;在干磨状态下Ti-15Mo-xNb合金的摩擦因数不稳定但其值较高;在不同的加载条件下,磨损表面均出现了较深的平行磨痕,在加载载荷为1N时Ti-15Mo-5Nb合金的摩擦因数最低;Ti-15Mo-xNb合金的磨损机制为粘着磨损。     

稀土元素对Cu14AlX涂层组织和摩擦性能的影响

采用气雾水冷方法制备Ce质量分数分别为0和0.6%的Cu14AlX合金粉末,超音速等离子喷涂的方法制备喷涂层,利用光学显微镜、XRD、SEM-EDS以及EPMA分析Ce元素对Cu14AlX喷涂层表面组织形貌、合金相结构和化学成分的影响。在边界润滑条件下,比较不同Ce含量下喷涂层摩擦磨损性能,用SEM-EDS分析喷涂层磨损形貌及成分变化。结果表明:Ce的加入可以细化Cu14AlX喷涂层组织,使得Fe元素和K相增多且分布更加均匀,提高了喷涂层的耐磨性。两种喷涂层有不同的磨损形式,随着载荷的增大,不含Ce的喷涂层粘着磨损严重并伴随轻微的磨粒磨损,在高载荷(4.90Mpa)下,由粘着磨损转化为磨粒磨损;含Ce(质量分数)0.6%的喷涂层以轻度磨粒磨损为主,在高载荷下,转变为中度磨粒磨损,部分区域出现加工硬化现象.     

半固态挤压Al-Si-Fe合金磨损行为的研究

采用半固态挤压成形技术制备了Al-Si-Fe耐磨铝合金，分析了合金的微观组织，利用磨损试验研究了合金的耐磨性和磨损失效形式。研究结果表明：半固态挤压成形合金具有细小、均匀的微观组织和良好的耐磨性，磨损失效形式以滑动和磨粒磨损为主。半固态挤压成形的挤压比越高，耐磨性越好；干摩擦条件下半固态合金的磨损质量损失是铸态合金的49．2％，润滑条件下是铸态合金的40．0％。     

Hank's模拟体液中医用TLM合金的微磨粒磨损行为

采用TE66微磨粒磨损实验机对外科植入材料Ti-Zr-Nb-Mo-Sn(TLM)钛合金在Hank's模拟人体体液中的微磨粒磨损行为进行研究。通过正交实验结果可知:影响TLM钛合金微磨粒磨损行为的各因素的显著程度由高到低依次为料浆浓度、载荷、滑移速度、磨粒及滑移距离,并研究料浆浓度对TLM钛合金微磨损行为的影响。结果表明:不同载荷下,由于单位体积内的磨粒数量增加致使TLM钛合金的磨损体积随料浆浓度增加而增加;摩擦因数在微磨损-腐蚀共同作用下随料浆浓度增加先增加而后降低,主要是由于随着微磨损-腐蚀的进行,在摩擦副表面产生氧化膜或钝化膜,而这些膜具有一定的润滑作用致使摩擦因数降低;同时可得知在浓度相同时,载荷越大,摩擦因数越大。     

盐雾腐蚀条件下Ti合金表面功能薄膜的摩擦磨损性能

目的研究Ti6Al4V合金、铬掺杂类金刚石(Cr-DLC)薄膜、钨掺杂类金刚石(W-DLC)薄膜和氮化钛(TiN)薄膜,在干摩擦和盐雾腐蚀气氛摩擦条件下的摩擦磨损性能。方法在商用Ti6Al4V合金表面通过非平衡磁控溅射制备Cr-DLC薄膜和W-DLC薄膜,通过多弧离子镀技术制备TiN薄膜。利用扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪,对薄膜的形貌、硬度、干摩擦和腐蚀摩擦性能、磨痕形貌进行测试分析。结果干摩擦条件下,Ti6Al4V合金表面沉积Cr-DLC、W-DLC和TiN三种薄膜的摩擦系数均比Ti6Al4V合金低;Ti6Al4V合金及其表面制备的三种薄膜在盐雾腐蚀气氛条件下的摩擦系数都比干摩擦条件下有所增加。与Ti6Al4V合金相比,Cr-DLC、W-DLC和TiN三种薄膜在干摩擦和盐雾腐蚀气氛摩擦条件下均减小了磨损体积。干摩擦条件下,W-DLC薄膜的磨损体积为0.0017 mm~3,耐磨性最好;盐雾腐蚀气氛摩擦条件下,TiN薄膜的磨损体积为0.0028 mm~3,表现出最佳的耐腐蚀磨损性能。通过磨痕形貌可以得出,盐雾腐蚀气氛摩擦条件下,Ti6Al4V合金表面制备的金属掺杂类金刚石薄膜的磨损受到磨粒磨损和腐蚀磨损双重机制的影响。结论三种表面功能薄膜在盐雾腐蚀气氛摩擦条件下都较好地保护了Ti合金,极大地减少了磨损损失。     

Hank’s模拟体液中Ti-25Nb-3Mo-3Zr-2Sn与Ti-2.5Al-3Mo-2.5Zr合金的微磨损行为

采用TE66微磨粒磨损设备对医用Ti-25Nb-3Mo-3Zr-2Sn(TLM)和Ti-2.5Al-3Mo-2.5Zr(TAMZ)钛合金在Hank’s模拟人体体液中的微磨损行为进行研究;考虑到载荷及磨粒浓度的影响,通过观察磨斑形貌建立合金磨损机制图,并结合磨损体积建立材料优选图。结果表明:载荷增加致使单个磨粒所承受应力增加,导致合金磨损体积随载荷增加而增加;合金磨损体积亦随磨粒浓度增加而增加;TLM合金中含有细小α_s相致使其磨损体积较小。合金的摩擦因数均随载荷增加而增加,随磨粒浓度增加而降低,同等条件下TAMZ合金的摩擦因数要大。本实验条件下TLM合金的耐微磨损性能优于TAMZ合金的。磨损后TLM合金所呈现出来的磨损机制为二体和混合磨损机制,而TAMZ合金则呈二体、混合和三体磨损机制。TLM合金在本实验条件下可选择的范围比TAMZ的大。     

LAZ532-x(RE,Cu,Sn)镁锂合金显微组织和磨损性能研究

通过真空感应熔炼加热挤压法制备LAZ532-x(RE,Cu,Sn)镁锂合金,采用光学显微镜和X射线衍射仪对合金显微组织和物相进行观察和分析。在40~120 N载荷下,以不同线速度进行干摩擦磨损实验,对其摩擦磨损机理进行研究。结果表明,合金的磨损失重量在不同的线速度下均随磨损载荷的增加而呈线性增加,随着载荷的增加,合金的磨损形式从轻微磨粒磨损转变为严重磨粒磨损,最终剥落。     

Hastelloy C276合金在模拟海水环境中的腐蚀磨损协同作用（英文）

利用带有电化学测试体系的销-盘腐蚀磨损试验机系统研究Hastelloy C276合金在模拟海水中与Al2O3陶瓷对磨时的腐蚀和腐蚀磨损行为。结果表明,摩擦作用不仅使Hastelloy C276合金的开路电位大幅下降,而且将合金的腐蚀电流密度提高了3个数量级。Hastelloy C276合金的磨蚀与磨损之间存在明显的协同作用,磨损促进了腐蚀,反过来腐蚀也加速了磨损,在本实验摩擦条件下纯机械磨损在金属总磨损量中的占比均超过70%,这说明机械磨损作用是合金腐蚀磨损失效的主导因素。虽然摩擦使得Hastelloy C276合金的腐蚀速度得到极大提高,但是磨损对腐蚀的促进量在金属总磨损量中的占比并不大,而腐蚀对磨损的促进量在总磨损量中的占比较高,在14.6%~20.5%范围内变化。     

钨和H13钢的耐铝液腐蚀-磨损性能与机理EI北大核心CSCD

通过铝液中的静态腐蚀,高温下的摩擦磨损和铝液中的腐蚀-磨损试验,对钨和H13钢的耐铝液腐蚀-磨损性能和机理进行研究。结果表明:钨在铝液中的平均腐蚀速率约为H13钢的1/14,在高温下的摩擦磨损性能与H13钢的相当,在腐蚀-磨损条件下钨的材料损失率仅约为H13钢的1/24,远远优于H13钢的耐铝液腐蚀-磨损性能。在腐蚀-磨损过程中,试验材料均发生了磨粒磨损,而钨的腐蚀-磨损表面生成的产物起到了很好的保护基体材料的作用。腐蚀和磨损的交互作用是造成试验材料在腐蚀-磨损条件下材料损失急剧增大的主要原因。     

TC4合金在不同环境介质中微动磨损行为研究

采用SRV-IV微动磨损试验台,研究TC4钛合金在空气和纯水介质中不同位移幅值下的微动磨损行为及其在模拟海水中的微动腐蚀特性,利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分别对磨痕表面形貌、磨损体积及磨痕轮廓进行表征,分析了钛合金在不同环境介质中的微动磨损机制。结果表明:摩擦系数随位移幅值的增大呈现出先增大后减小的趋势,磨损体积随位移幅值的增大而增大;干摩擦条件下,摩擦系数较高且波动剧烈,磨损体积较小,磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损并伴有氧化磨损;与干摩擦相比,水介质中的摩擦系数较低,磨损体积显著增大,且模拟海水中的摩擦系数更低更稳定,磨损轮廓更深,说明腐蚀与磨损之间存在"正"交互作用;TC4合金在纯水介质中的微动磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损,而在模拟海水中的微动磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损。     

不同环境下AlSiFeMm非晶纳米晶涂层摩擦磨损行为研究

目的研究AlSiFeMm(Mm为镍包混合稀土)非晶纳米晶涂层在干摩擦和3.5%NaCl溶液中的摩擦磨损行为。方法采用Rtec(MFT-3000)往复式磨损试验机测试涂层在干摩擦条件和有腐蚀介质条件下的摩擦磨损性能,使用LEXTOL3000-IR非接触三维表面轮廓仪测定涂层的磨损体积和磨痕的三维形貌,利用扫描电子显微镜对磨痕进行形貌观察和成分分析。结果铝基非晶纳米晶涂层的摩擦系数随着载荷的增加而不断减小。干摩擦条件下,铝基非晶纳米晶涂层的磨损率随着载荷的增加而增大,当磨损速度为10 mm/s、载荷为15 N时,涂层相对耐磨性为6061铝合金的2.5倍,其磨损机制为脆性剥落、磨粒磨损,并伴随氧化磨损。在3.5%NaCl溶液中,涂层的磨损率随着载荷的增加而逐渐降低,当磨损速度为35 mm/s、载荷为30N时,涂层的耐磨性能约为6061铝合金的8倍,其失效机制主要为剥层磨损和腐蚀磨损。结论铝基非晶纳米晶复合涂层在干摩擦和腐蚀介质中均表现出较为优异的耐磨性能,可以作为轻质合金涂层应用于表面防护领域。     

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的磨损特性

利用环块式腐蚀磨损试验机研究了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zrβ型医用钛合金的磨损特性,并与传统医用钛合金Ti-6Al-4V进行了比较.研究表明在空气中干磨,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金及Ti-6Al-4V合金的抗磨能力主要取决于合金的硬度及抗拉强度等力学性能;在0.9%NaCl溶液中磨损,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金抗腐蚀磨损能力低于Ti-6Al-4V.Nb含量的提高可以增强Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的抗腐蚀磨损能力.     

Ti-6Al-4V和Monel K500合金在海水环境中与316不锈钢对磨时的腐蚀磨损性能(英文)

研究Ti-6Al-4V和Monel K500合金在海水和纯水环境下的腐蚀磨损性能,对偶材料为316不锈钢,实验装置为环-块摩擦磨损试验机。研究结果表明,Ti-6Al-4V和Monel K500合金在海水中的摩擦因数明显小于在纯水中的摩擦因数,在海水中的磨损量明显大于纯水中的磨损量,这主要是由于摩擦作用破坏了金属表面的钝化膜,增加了摩蚀速度。磨损和腐蚀产生交互作用,交互作用量随着腐蚀速度的加快而增加。当和Monel K500配副时,316不锈钢的磨损严重,而和Ti-6Al-4V配副时磨损相对较小。     

AISI316不锈钢腐蚀磨损交互作用的研究

采用电化学方法、微观形貌观察以及失重法分析研究了AISI 316不锈钢和Al2O3陶瓷摩擦副在模拟海水中的腐蚀磨损行为,探讨了摩擦对不锈钢腐蚀行为的影响以及腐蚀磨损交互作用。结果表明,在本实验条件下摩擦作用显著增加了AISI 316不锈钢的腐蚀倾向,其腐蚀率显著增加。纯磨损量占总腐蚀磨损量的76%~88%,材料的损失主要是由摩擦作用所引起,腐蚀磨损交互作用量占总腐蚀磨损量的12%~24%,腐蚀磨损交互作用是影响材料耐磨蚀性能的重要因素。     

人工海水溶液中系泊链钢的腐蚀磨损行为

目的 以CM490钢为研究对象,定量探究海洋环境下系泊链钢摩擦磨损和电化学腐蚀之间的耦合作用。方法 利用科斯特CS2350电化学工作站和Rtec摩擦磨损试验机开展CM490系泊链钢在人工海水环境下的腐蚀摩擦磨损实验。通过分析极化曲线、开路电位、摩擦因数、表面形貌及元素分布,定量分析电化学腐蚀体积损失量和摩擦磨损体积损失量,揭示腐蚀、摩擦磨损之间的交互作用机理。结果 CM490钢材料总体积损失速率随载荷增加而提高,在20、50、80N下分别为4.2×10^-2、6.5×10^-2、7.9×10^-2mm³/h;开路电位峰值随着载荷增加而增高,80 N下峰值最大,增幅约为0.095 V,表明腐蚀磨损产物与基体间存在电位差,形成电偶腐蚀以致加深材料的腐蚀程度;磨痕区域腐蚀磨损损失为材料失重主体,其损失量约占总损失量的95.80%～96.82%;腐蚀和磨损的交互作用显著促进材料损失,占磨痕区总失重量的47.14%～49.37%;腐蚀对摩擦磨损损失的促进量占腐蚀磨损交互作用量的98.32%～98.65%,表明交互作...     

粉末注射成形Ti-12Mo合金的摩擦磨损性能研究

本文选择粉末注射成形制备的Ti-12Mo合金为主要研究对象,与粉末冶金冷压烧结制备的纯Ti和TC4合金,以及在口腔材料应用最广的铸造TC4钛合金作对照,研究分析钛及其合金的耐磨性能及磨损机理。结果表明在相同摩擦磨损条件下,Ti-12Mo合金耐磨性要优于冷压烧结制备的纯Ti和TC4合金,与铸造TC4合金相当;Ti-12Mo合金为魏氏体组织,由β相及α相组成,其显微硬度为310HV,其摩擦系数基本保持在0.43左右,低于其他3种钛合金;Ti-12Mo合金磨损机制主要为磨粒磨损。