高速高温条件下刷式封严环涂层与刷丝摩擦副磨损行为

目的 研究高速高温刮削条件下Ni Cr-Cr₂C₃涂层和SG37合金刷丝组成的摩擦副的磨损行为。方法 利用自制的高速高温刮擦试验机,在不同进给速度和过盈量条件下进行封严环涂层与刷丝摩擦副的高速高温刮削试验。用轮廓测量仪测量刷式封严环表面涂层的磨痕深度。用超景深显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察涂层及刷丝样品的原始形貌和磨痕形貌,并利用配备的EDS能谱仪分析磨痕表面元素成分,同时分析了摩擦过程中的磨损机理。结果 NiCr-Cr₂C₃涂层与SG37A合金刷丝在高速高温刮擦过程中发生了磨粒磨损、黏着磨损和刷丝材料向涂层的转移。刷丝之间也存在摩擦变形和磨损,这主要是由于刷丝与刷丝在磨损过程中发生了高温变形和挤压,由于“拖尾”现象的存在,使刷丝尖端的变形和挤压更加明显,高温下金属流动性的增加进一步促进了菱形的形成。通过分析不同过盈量和进给速度对磨痕深度的影响,发现过盈量和进给速度均对涂层磨痕深度存在影响,随过盈量和进给速度的增加,涂层磨痕深度增大。结论 高速高温的苛刻工况下,刷丝在磨损过程中具有显著的变形...     

刷式密封高温摩擦磨损行为*

刷式密封能够提升各类透平机械的性能,近年来航空发动机对刷式密封提出了更高的工作温度要求。为研究高温条件下跑道对刷丝尖端的磨损作用,针对性地研制基于电磁加热原理的刷式密封高温磨损试验设备,并成功完成 GH5605 材料的刷封试样与转子跑道之间的高温高速磨损试验,试验温度达到 700 ℃,试验线速度达到 100 m / s。为研究刷丝柱面的高温摩擦磨损行为,基于 SRV 摩擦磨损试验机开展刷丝柱面模拟磨损试验。研究结果表明：刷丝尖端与跑道耐磨涂层之间的磨损机理以磨粒磨损为主,随着跑道温度升高,刷丝尖端附着的氧化物增加,并可使刷丝柱面产生粗糙氧化层;温度对刷丝柱面的磨损行为有显著影响,常温条件下刷丝柱面呈现出显著的黏着磨损特征,在 300 ℃和 700 ℃的试验温度条件下,氧化现象削弱了刷丝柱面的黏着磨损作用,并使其摩擦因数和磨损速率降低。研究结果揭示了刷式密封的磨损机理及高温条件对其磨损行为的影响,可为提升刷式密封的磨损性能提供理论指导。     

钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为研究

目的 研究钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为,为该膜层在工业领域中的合理应用提供参考.方法 首先,在铝酸盐电解液中,通过恒压模式制备钛微弧氧化膜层,然后在四种摩擦工况下(干摩擦/GCr15对磨球、干摩擦/Al2O3对磨球、油润滑/GCr15对磨球和油润滑/Al2O3对磨球),测试微弧氧化膜层的摩擦学性能.通过XRD分析膜层的物相组成,通过SEM、EDS分析不同摩擦工况下磨痕的表面形貌和元素分布,测量膜层的摩擦系数和磨损率,探讨不同工况下钛微弧氧化膜层的摩擦磨损形式和机理.结果 干摩擦/GCr15对磨球工况下,膜层主要发生磨粒磨损,磨损率为1.4×10–5 mm3/(N·m);在干摩擦/Al2O3对磨球工况下,膜层迅速失效;在油润滑/GCr15对磨球工况下,膜层仅发生轻微磨损,表面出现疲劳剥落现象,磨损率为5.3×10–6 mm3/(N·m);在油润滑/Al2O3对磨球工况下,膜层疲劳磨损较严重,磨损率为1.5×10–5 mm3/(N·m).结论 当对磨副材料为硬度较低的金属材料时,钛微弧氧化膜层在干摩擦和油润滑工况下,均表现出良好的耐磨性,但干摩擦工况容易造成对磨副材料的严重磨损;当对磨副材料为高硬度的陶瓷材料时,干摩擦工况下,钛微弧氧化膜层的耐磨性很差,然而通过润滑油可以显著降低膜层的摩擦系数和磨损率.     

AZ91D镁合金微弧氧化涂层的干摩擦磨损行为

在硅酸钠电解质体系中,采用电流密度100 A/m2的非对称交流脉冲电源模式处理AZ91镁合金,在其表面获得均匀的陶瓷涂层.采用M2000磨损试验机研究了该涂层合金的干式滑动摩擦磨损行为.采用X射线衍射仪和扫描电镜对陶瓷涂层结构和磨损表面进行观察分析.结果表明:根据载荷大小,涂层处理后AZ91D镁合金的磨损行为明显分为3个阶段,这些阶段同陶瓷层是否磨穿密切相关;微弧氧化涂层AZ91D镁合金的磨损机理主要是磨粒磨损;受表面状况的影响,陶瓷涂层的摩擦因数在 0.20～0.45 间波动;在较高载荷下,涂层被磨穿后,涂层的摩擦因数趋于基体合金的摩擦因数,涂层合金的表面变形能力提高,该阶段质量磨损速率随载荷增加,趋势变得缓慢.     

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。     

热喷涂复合涂层不同温度下摩擦磨损特性研究

摘 要: 文中选用等离子喷涂技术在CuCo2Be合金表面制备了Cr3C2-NiCr/NiAl复合涂层。以Al2O3陶瓷球为对偶材料运用UMT-2摩擦磨损试验机对基体和复合涂层进行不同温度下的摩擦磨损试验,并选用三位轮廓仪、扫描电镜、能谱仪、XRD等分析测试手段,详细研究了CuCo2Be合金及喷涂层在不同温度下滑动摩擦磨损后的微观形貌,以及摩擦磨损特性。研究结果表明：等离子喷涂获得的复合涂层致密,涂层为层状结构,物相组成呈现非晶态。通过摩擦磨损试验研究,结果表明500℃时涂层磨损体积远远小于铜合金磨损体积,具有优良的抗摩擦耐磨损性能;在常温时涂层磨损机制以磨粒磨损为主,磨损较小,随着温度的升高涂层磨损机制以氧化磨损和粘着磨损为主。     

TC4合金在不同温度下的摩擦磨损行为研究

采用Si C球作为对磨材料,研究了在不同温度下TC4合金的摩擦磨损性能及磨损表面的组织变化。结果表明:TC4合金的磨损率随温度的升高而降低;平均摩擦系数在200℃内变化不明显,但当温度增加至400℃时,平均摩擦系数明显增加,且在高温下,摩擦系数随时间的变化存在明显的波动;随温度升高,TC4合金的磨损机理从以犁削磨损为主逐渐向以黏着磨损和氧化磨损为主转变。     

高温下TiN涂层的摩擦与磨损行为

采用阴极离子镀方法在YT14硬质合金刀具表面制备了Ti N涂层,用高温摩擦磨损试验机考察Ti N涂层在500℃高温下摩擦-磨损行为。通过扫描电镜观察涂层表面-界面形貌和高温磨损后表面形貌,用XRD分析了Ti N涂层物相变化,并用EDS能谱仪对结合界面进行线扫描分析和磨痕进行面扫描分析,同时用工具显微镜观察了表面犁沟形貌,对Ti N涂层500℃下磨损机理进行探讨。结果表明,Ti N涂层在500℃磨损后发生高温氧化,Ti N涂层表面磨痕处主要以Ti O2为主,这些氧化层起到了润滑减摩的作用,适合于高速切削与干式切削;在5 N载荷作用下,Ti N涂层的摩擦系数平均值为0.7116;在高温下Ti N涂层表现为氧化磨损,同时伴随着一定的磨粒磨损和黏着磨损。     

热冲模零件摩擦磨损行为研究

对热冲压过程中模具零件的摩擦磨损行为进行了综述,分析了目前摩擦磨损行为研究存在的问题。实际热冲压过程中,除了分析加载应力、温度、表面涂层外,还要考虑冷焊效应、棱边应力集中、结点形成行为等因素,即结点的材料累积行为、结点材料与模具钢结合行为以及结点厚度与临界剥离应力关系等还有待研究。最后对热冲模零件摩擦磨损行为提出了2点见解,除了开发能准确模拟实际工况的试验设备外,还需将结点应力、原子扩散、结点强度等因素结合,总结多因素作用的摩擦磨损机理。     

摩擦氧化层对TC4合金磨损行为和摩擦系数的影响

选取TC4合金与3种对偶件微动磨损的完全滑移区,研究摩擦氧化层的形成对TC4合金微动磨损行为和摩擦系数的影响.结果 表明:室温下摩擦系数曲线经历阶段性变化,磨损表面未形成摩擦氧化层,磨损率均较高.合金基体加热至260℃时,TC4/GCr 15微动摩擦系数曲线最早出现由动态稳定向直线稳定的过渡,最早发生轻微磨损转变和摩擦...     

镁合金微弧氧化涂层的摩擦学性能研究

利用扫描电镜分析了AZ91D镁合金微弧氧化膜的组织形貌,对氧化膜硬度及摩擦学行为进行了研究。结果表明:微弧氧化膜能显著提高镁合金基体的硬度和抗磨性能,但其摩擦系数较镁合金基体高。涂层厚度对涂层的减摩性能影响较小,但对其抗磨性能影响较大,并存在提高抗磨性能的最佳涂层厚度。涂层的磨损机制主要是磨粒磨损和剥层磨损。     

氧化对含氟化物共晶耐磨自润滑涂层机械和摩擦学性能影响

目的 考察NiCr/Cr₃C₂-BaF₂/CaF₂涂层在高温氧化环境下成分与结构变化,着重研究氧化对涂层机械和摩擦学性能影响。方法 采用超音速火焰喷涂(HVOF)制备出NiCr/Cr₃C₂-BaF₂/CaF₂涂层,对涂层进行700、800、850℃氧化处理,借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、力学性能试验机和高温摩擦磨损试验机等设备,比较了喷涂态涂层与氧化处理后涂层的微观结构、物相成分及机械和摩擦学性能。结果 涂层在700℃以上氧化环境中,会发生氧化诱导下以氟化物润滑相表面迁移和表面Cr选择性氧化等行为构成的铬酸盐反应。该反应在850℃时会使涂层性能形成“嬗变”,在该温度下氧化处理后涂层的结合强度由喷涂态的75 MPa急剧下降至20 MPa,涂层近表显微硬度由735HV下降至190HV;此外,涂层在300℃时体积磨损率由喷涂态的2.19×10⁵ mm³/N·m剧增至...     

钛合金表面微弧氧化膜层磨损性能研究

采用微弧氧化技术,以硅酸钠、磷酸钠溶液为电解液,在TC4钛合金表面制备出高硬度、高耐磨的微弧氧化膜层。用扫描电镜观测了膜层的显微结构,用X射线衍射分析其相组成,并对膜层进行了耐磨损和摩擦学性能实验。结果表明,膜层由过渡层、致密层和疏松层3层组成。其相组成主相为Al2TiO5,其次为Al2SiO5,并含有少量无定型SiO2。膜层的维氏硬度为8470MPa,是基体硬度的2倍多。采用45#钢作对磨副,载荷为5kg,磨损时间20min条件下,膜层的失重为0.25mg,仅为基体的8%左右。     

不同服役温度下聚氨酯密封材料的摩擦学行为研究

目的 探讨高寒/热服役温度(?50～60℃)对聚氨酯材料摩擦学行为的影响.方法 以聚氨酯/316L不锈钢为研究对象,采用UMT-3型摩擦磨损试验机,并结合高低温试验装置进行不同服役温度下的摩擦磨损实验.着重分析聚氨酯/316L密封副界面的摩擦系数演变规律、聚氨酯磨损表面形貌及损伤机制等重要特性.结果 低温区段(?50～...     

镁合金微弧氧化涂层高温磨擦磨损性能

在硅酸盐和磷酸盐复合电解液体系下,通过微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备一层陶瓷涂层。运用XRD、SEM、激光共聚焦显微镜(LSCM)分别对涂层物相、涂层表面、截面和磨痕形貌进行观察分析。采用UMT-3高温摩擦磨损试验机研究涂层在150℃范围内的摩擦磨损性能。结果表明：涂层的平均摩擦系数随温度的变化先逐渐升高,当环境温度高于100℃时涂层平均摩擦系数开始降低。涂层磨损率远远低于镁合金基体磨损率并且涂层磨损率随温度的升高而降低,这可以说明微弧氧化涂层具有良好的耐磨损性能尤其在高温条件下耐磨损性能更好。通过分析载荷为2N作用时的磨痕微观形貌可知不同温度条件下涂层的磨损机理都主要为磨粒磨损。     

磨损对U71Mn材料表面高温氧化行为的影响

目的 研究U71Mn钢轨材料磨损后的高温氧化行为,探讨高温和磨损对钢轨表面损伤的影响机制.方法 用磨损试验机对材料进行磨损试验,将磨损不同程度的材料在加热炉中进行氧化实验,用带能谱的扫描电镜对材料界面进行表征,用XRD对氧化物相进行分析,研究磨损对U71Mn钢轨材料表面高温氧化性能的影响.结果 磨损量随载荷增加而变大....     

碳管对Ni-P镀层摩擦磨损特性的影响

用电刷镀工艺制备了碳管加入量分别为0、0.5、1、2g/L的Ni-P/CNT复合镀层,取其一半进行400℃×1h热处理,从而获得晶态Ni-P/CNT复合镀层.然后对以上二种复合镀层的摩擦磨损特性进行研究.结果表明:碳管的加入减小了镀层的摩擦系数和磨损质量损失,而且碳管加入量越大,摩擦系数和磨损质量损失越小;即使在重摩擦条件下(高的载荷×滑动速度),摩擦系数和磨损质量损失增加幅度不大或基本保持不变.非晶镀层在低载低速磨损中以犁削磨损机制为主,而高载高速时以粘着机制为主;晶态Ni-P镀层主要是脆性剥落,而晶态碳管复合镀层主要是表层塑性变形和微犁削.     

微弧氧化处理TC4表面微动磨损性能研究

利用微弧氧化技术在TC4钛合金表面制备高硬度陶瓷涂层,研究其表面抗微动磨损性能。结果显示陶瓷涂层主晶相为Al2TiO5相,硬度不均匀,由结合层向表面呈现先增高后降低的趋势,最高硬度达1150 HV0.05,远高于钛合金基体的硬度。微动磨损试验结果表明,陶瓷层的致密层起到主要防护作用。磨损初期阶段,疏松层脱落、细化、堆积同时伴随摩擦副较为严重的磨损;稳定阶段为滑动磨损,致密层磨损轻微,摩擦副磨损严重,钛合金磨屑由摩擦副向致密层转移。