Ti3AlC2增强铜基复合材料的摩擦磨损特性分析

采用放电等离子烧结(SPS)法在烧结温度为800~900℃和轴向压力为35 MPa的条件下,将Ti3Al C2作为增强相添加到Cu基体中烧结制备Ti3Al C2/Cu复合材料,研究增强相含量(5%~20%)和烧结温度对复合材料的组织结构、密度、硬度和摩擦性能的影响。研究表明:Ti3Al C2可以有效增强铜基体,当Ti3Al C2的体积分数为20%、烧结温度为900℃时,增强效果最佳,此时复合材料的硬度和摩擦性能最好,显微硬度值和摩擦因数分别为176HV和0.39;当试验载荷为100 N时,复合材料随着添加相Ti3Al C2含量的增加其磨损机制也发生变化。     

三维编织碳纤维/环氧复合材料的磨损特性研究

采用RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂(记为C_(3D)/EP)复合材料,对其摩擦磨损动力学进行了研究,讨论了载荷及滑动速度等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响及磨损机理。结果表明,复合材料的摩擦因数和磨损率随着载荷的增加单调降低。滑动速度对复合材料的摩擦因数影响较小,但对磨损率影响较大。滑动速度较高时,磨损率较低。低速低载时复合材料的磨损机制主要为疲劳和粘着磨损,反之以粘着为主。     

石墨烯增强钛基复合材料的摩擦学性能研究

采用球磨法将不同含量的石墨烯与纯钛粉末混合,通过放电等离子烧结工艺在1 200℃制备石墨烯/Ti基复合材料。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究复合粉末混合前后的形貌和物相结构;用显微硬度计、摩擦磨损试验机以及三维白光轮廓仪等分析复合材料的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:干法球磨和放电等离子制备的复合材料组织致密,石墨烯均匀分布在钛基体中,提高基体材料的显微硬度和耐磨性;当石墨烯的质量分数为0.8%时,复合材料硬度值增加到350.3HV,相对纯钛基体提高14.7%;当石墨烯的质量分数为0.6%时,复合材料的磨损体积降低到3.3×107μm3,相对纯钛基体降低19.5%;加入石墨烯对复合材料的摩擦因数影响不明显,摩擦因数为0.474～0.488。     

防护建筑用钢基复合材料摩擦学性能研究

以WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料、钛颗粒增强Al2O3p/45钢基复合材料为例,在不同滑动速度、载荷下,用型号为MMU-5G屏显型端面高温摩擦磨损测试机测试材料的摩擦学性能(主要通过摩擦因数与磨损率体现).结果表明:不同滑动速度下,WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料的摩擦因数小于高铬钢,Ti-Al2O3p/45钢复合材料的摩擦因数小于Al2O3p/45钢复合材料;不同载荷下,WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料的磨损率均小于高铬钢,Ti-Al2O3p/45钢复合材料的磨损率小于Al2O3p/45钢复合材料.对比之下,WC颗粒增强高铬钢基表面复合材料、Ti-Al2O3p/45钢复合材料的耐磨性更好.     

Ti3SiC2/Al复合材料的制备及性能分析

采用放电等离子烧结(SPS)的方法在500、550℃和30 MPa的条件下,烧结制备以Ti3SiC2为增强相的Ti3SiC2/Al复合材料,研究增强相的体积分数(1%~10%)和烧结温度对复合材料的组织结构、密度、硬度和摩擦性能的影响。研究表明:Ti3SiC2能够有效增强Al,当烧结温度为550℃、Ti3SiC2体积分数为5%时,增强效果最佳,复合材料的相对密度和维氏硬度达到99.5%和29.8;摩擦因数随Ti3SiC2含量的增加呈先下降后上升的趋势;当Ti3SiC2体积分数为5%时磨损机理主要以磨粒磨损为主,摩擦因数达到最小值,约为0.3。     

Ni-P-PTFE镀层的制备及性能研究

采用化学镀方法在45钢表面制备Ni-P-PTFE镀层,利用显微硬度计、摩擦磨损试验机测试镀层的显微硬度、磨损质量和摩擦因数,并用扫描电镜和EDS能谱仪观察镀层的表面形貌及分析元素组成。结果表明:随着PTFE含量增加,Ni-P-PTFE镀层的显微硬度、磨损质量以及摩擦因数均呈下降趋势;当PTFE的含量为8 m L/L时,镀层显微硬度、磨损质量和摩擦因数分别为344HV、7.5 mg和0.38。     

电流密度对铜基自润滑材料电摩擦性能的影响

对热压烧结法制得的铜-石墨-二硫化钼-二硫化钨纳米管自润滑复合材料进行电摩擦磨损试验,研究带电摩擦磨损过程中复合材料的摩擦因数、磨损率和接触电压降的变化。用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等方法对复合材料的显微组织、磨损表面形貌、物相等进行表征。结果表明:电流密度对材料的摩擦与磨损特性影响很大,随电流密度增大,复合材料的摩擦因数及磨损率显著提高。接触电压降在磨损初始阶段较小,随试验进行其值逐渐增大并趋向稳态。接触电压降与电流密度呈非线性变化关系。     

氮化硅陶瓷球研磨过程中微磨料磨损形式的转变

为探究氮化硅陶瓷球研磨过程中的磨料磨损,在Rtec MFT5000摩擦试验机上,用不同载荷及不同浓度的金刚石磨料对其进行磨损试验,用VHX-1000超景深显微镜和S-4800扫描电镜观察磨损表面,确定其磨损形式,绘制摩擦因数的拟合关系曲线图.考虑部分实际工况,建立二、三体磨损模型.结果表明:磨料浓度对磨损形式转变的影响大于载荷.磨料质量分数为5％时出现明显沟槽;质量分数为20％时沟槽较浅;质量分数为35％时几乎无沟槽.计算确定磨损形式的转变临界值D/h≈1.6,当D/h<1.6时,二体磨损逐渐转变为三体磨损,随磨料浓度增大,材料表面磨损程度降低,D/h接近1,在磨料质量分数超过35％时,磨损形式几乎全部转变为三体磨损,试验初始摩擦因数较高随后降低并趋于平稳,不同磨料浓度造成摩擦因数差值较大,不同载荷造成摩擦因数差值较小.减小载荷或增大磨料浓度使D/h减小,能适当降低磨损程度,摩擦因数主要与滚动、滑动磨粒数量有关,滑动磨粒数量越多摩擦因数越大,摩擦因数波动随载荷增大而减小.     

PTFE/Si3N4配副摩擦磨损试验研究与机理分析

为探究干摩擦下聚四氟乙烯（PTFE）对氮化硅（Si3N4）陶瓷材料的减摩润滑效果，用销块式高温摩擦磨损试验机进行不同温度和载荷下的滑动摩擦磨损试验，通过扫描电镜观察对偶件表面形貌，分析其磨损机制和润滑机理。结果表明：随温度的增加，摩擦因数和磨损率均先降后升；随载荷的增加，摩擦因数先降后升，磨损率逐渐升高。PTFE的磨损类型为黏着磨损，在摩擦过程中在对偶件表面生成不同形态的PTFE转移膜，在室温（25℃）下，转移膜以片状形式存在，随温度和载荷的增加，转移膜以细丝状形式存在，适当提高温度和载荷有利于生成表面完整和润滑性较好的转移膜，但温度和载荷过高会引起转移膜断裂和灼烧。因此，合理控制温度和载荷参数，可使PTFE减摩润滑效果最佳，为其在全陶瓷轴承中润滑提供指导依据。     

温度对铁基材料共渗层组织结构及性能的影响

采用包覆渗硼法对铁基材料共渗强化固体颗粒,在800、900、1 000℃下保温3、5、7 h。用HT-1000摩擦磨损试验机在室温下对经硼化处理和未处理的铁基材料进行摩擦磨损试验。结果表明:在800℃和900℃共渗层的主要物相为Fe_2B,升温至1 000℃,试样表层形成少且薄的FeB,随着温度的升高和保温时间延长,共渗层厚度增加,但存在最佳保温温度与时间,此时共渗层较厚、组织致密,继续升温厚度增加相对缓慢且组织、性能不佳;未渗硼试样磨损机制表现为严重塑性变形和表面软化,渗硼试样磨损机制为表面层裂纹形成和剥落,即分层磨损机制。经900℃,5 h渗硼试样摩擦表面层只有微裂纹相对比较完整,耐磨性较好。     

CNTs含量对Al-Zn-Mg-Cu合金的干滑动摩擦磨损的影响

通过液压和热挤压制备CNTs-Al中间纳米材料,用超声振动把中间纳米材料加入熔融铝合金铸造CNTs/Al-Zn-Mg-Cu铝基复合材料.对CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料进行摩擦磨损测试,研究CNTs含量对Al-Zn-Mg-Cu铝合金摩擦磨损性能的影响,探究其与合金显微组织和维氏硬度的关系.结果表明:CNTs的加入明显细化Al-Zn-Mg-Cu合金基体中的α-Al晶粒,显著提高合金的维氏硬度,体积分数为12％的CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料组织和性能最佳.在载荷为30 N时,随CNTs含量增加,CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料的磨损率和摩擦因数先降低再略微升高,与基体材料相比,体积分数为12％的CNTs/Al-Zn-Mg-Cu复合材料磨损率降低了44.5％,主要磨损机制由基体材料的剥层磨损转变为复合材料的磨粒磨损.     

Ti3AlC2/Al复合材料的制备及性能

采用Ti、Al和C元素粉末为反应原料,通过机械合金化(MA)和热处理法制备出高纯度三元碳化物Ti3Al C2陶瓷粉体。将Ti3Al C2作为增强相添加到金属Al中,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备出Ti3Al C2/Al复合材料,研究烧结温度对复合材料的相对密度、硬度和摩擦因数的影响。结果表明:随烧结温度的增加,复合材料的相对密度和硬度也随之增加,当烧结温度为550℃,复合材料的相对密度和硬度分别为97%和180HV;复合材料的摩擦因数随烧结温度升高而逐渐变小,当烧结温度为500℃,摩擦因数达到最低值,约为0.186 9,烧结温度继续升高,摩擦因数反而变大。     

SiCp/ZL109复合材料摩擦磨损性能研究

以探讨SiCp增强颗粒对SiCp/Al复合材料摩擦磨损机理的影响为目的,采用搅拌铸造法制备SiCp/ZL109复合材料并进行摩擦磨损性能测试。通过SEM微观形貌观察及能谱分析等手段研究材料摩擦性能及机制,结果表明:添加SiCp增强颗粒能够有效地改善基体材料硬度和耐磨性,提高基体材料的摩擦因数;复合材料的磨损机制为粘着磨损、氧化磨损和磨料磨损的混合型磨损;SiCp在材料的磨损过程中起双重作用,在破碎前保护基体,减少基材粘着磨损;破碎后产生硬质点,对基体造成磨料磨损。     

占空比对脉冲电沉积Ni-AlN镀层摩擦学性能的影响

采用脉冲电沉积方法在45#钢表面制备Ni-Al N镀层。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机及摩擦因数测定仪研究Ni-Al N镀层显微硬度、磨损量及摩擦因数,并利用扫描电镜(SEM)观察Ni-Al N镀层磨损表面形貌。结果表明,当脉冲占空比为50%,Ni-Al N镀层显微硬度达到最大值808HV,磨损率达到最小值0.104%,摩擦因数达到最小值0.33。镀层表面划痕较浅,且黏着磨损现象较轻。     

汽车零件冲压模具用导柱表面Ni-SiO2纳米复合镀层的耐磨性能

为提高汽车零件冲压模具用导柱表面的耐磨性能,在导柱基材20Cr钢表面电沉积Ni-SiO_2纳米复合镀层。利用扫描电镜、能谱仪和透射电镜观察分析复合镀层的表面形貌、元素组成和显微组织,并利用显微硬度计和摩擦磨损试验机检测纳米复合镀层的硬度和耐磨性能。结果表明:纳米复合镀层的形貌质量较好,组织致密,平均晶粒尺寸为(50~100)nm;主要含Ni、Si、O等元素,其中SiO_2的质量分数约为7.8%;平均硬度约为660HV,是20Cr钢的1.1倍;耐磨性能优于20Cr钢,平均摩擦因数约为0.4,是20Cr钢平均摩擦因数的3/4。纳米复合镀层能够为20Cr钢提供有效的表面磨损防护,将纳米复合镀层用在汽车零件冲压模具用导柱上可提高导柱表面的耐磨性能。     

自润滑弹头壳用钢摩擦行为研究

为减轻身管內膛磨损,提高身管寿命,提出了采用销盘摩擦方式模拟弹头与身管內膛的摩擦行为方法。利用扫描电子显微镜和光学轮廓仪对销盘摩擦表面分别进行表征,研究了常用弹头壳用材和自润滑弹头壳用钢对磨Cr层的摩擦行为,并对自润滑机制进行了探讨。结果表明：弹头壳用钢在低硬度范围内（161~227HV0.2）,随着硬度的增加,室温摩擦系数缓慢降低（约11%）,700 ℃高温时摩擦系数则变化不大,说明通过改变硬度来减小摩擦系数的效果不明显;而在超低碳钢（223HV0.2）中添加S和Pb,可形成固体润滑剂硫化物和Pb,室温摩擦系数可降低约25%,700 ℃高 温时摩擦系数可降低23%~34%,有效地减轻了Cr层磨损。     

(W,Ti)C/石墨/镍基合金复合涂层摩擦磨损性能研究

为了获得既具有自润滑减摩特性又有高耐磨性能的金属摩擦构件表面,提高高接触应力下金属摩擦副的使用寿命和可靠性,运用等离子喷涂技术在45#钢表面制备了(W,Ti)C/石墨/镍基合金复合涂层.研究了室温干摩擦条件下复合涂层的摩擦磨损性能,并用SEM和EDX对磨损表面进行了测试分析.结果表明:复合涂层与Si3N4和GCr15对...     

机械球磨法制备TiC/Al复合涂层的显微组织及力学性能

采用高能球磨机,室温下在2024铝合金表面制得TiC/Al复合涂层。利用SEM,XRD、显微硬度测试和摩擦磨损测试等技术分析涂层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨涂层的形成机理。结果表明,在350r/min转速下球磨3h后,2024铝合金表面形成界面结合良好且平均厚度为20μm的TiC/Al复合涂层。涂层最大显微硬度值高达314HV0.1,是基体硬度值的2倍多。界面处的显微硬度呈现梯度变化,对合金层起到很好的缓冲和支撑作用。摩擦磨损测试表明,涂层有效地降低原有材料的摩擦因数,使其耐磨性得到一定程度的提高。     

超音速等离子喷涂Cr_2O_3-TiO_2涂层的组织及摩擦学性能

为研制一种高炉风口用耐高温、耐磨损涂层材料,采用超音速大气等离子喷涂法在铜合金(Cr Zr Cu)基体上制备Cr_2O_3-TiO_2复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、图形软件(Image-Pro Plus 3.0)和显微硬度计对Cr_2O_3-TiO_2复合涂层的显微组织进行表征,利用销盘式摩擦磨损仪在室温干滑动磨损条件下测试涂层的摩擦学性能。结果表明:喷涂后涂层与初始粉末的物相成分相近,主要是Cr_2O_3和TiO_2(金红石相),不同的是涂层中发现少量的低价氧化钛(TiO_2-x);涂层的截面组织比较致密,为典型的波浪形堆叠结构,孔隙率为1.16%,显微硬度为1 573HV0.3;涂层的断口形貌主要由短轴晶组成,另有少量熔融不完全颗粒。摩擦磨损试验表明:涂层的摩擦因数在0.4左右,平均磨痕宽度为354.8μm,磨损体积为21.75 mm3;磨损机制主要为塑性变形生成的平滑表面摩擦膜及少量疲劳脆断导致的涂层材料剥落。Cr_2O_3-TiO_2复合涂层具有自润滑特性,能够有效地防止基体材料的磨损。     

固溶处理对2A12铝合金的摩擦磨损性能的影响

为研究2A12铝合金经不同固溶处理后的摩擦磨损性能。用摩擦磨损试验机进行摩擦磨损试验,分析合金的硬度、摩擦因数、磨损率、磨痕形貌以及磨损机理。结果表明:经热处理后合金硬度有所提高,其中470℃×1 h+495℃×1 h双级固溶处理后合金硬度最高,达150HV。经470℃×2 h+495℃×1 h双级固溶处理后合金摩擦因数最低。未经热处理合金磨痕的二维形貌磨损面积大,磨痕深且宽;而经单级固溶处理后合金磨痕的横截面积减小约一半,磨痕变浅、变窄,抗磨损性提高;经过470℃×1 h+495℃×1 h双级固溶处理后合金磨痕的横截面积最小,磨痕最浅、最窄,抗摩擦磨损性最好,磨损率最低。热处理可有效提高合金性能,其中双级固溶处理方式效果最佳,未热处理时磨损严重,经热处理后合金硬度提高,摩擦因数、磨损率都减小。未热处理样品主要存在磨粒磨损、黏着磨损和轻微疲劳磨损,经单级和双级固溶处理后主要为磨粒磨损。