钛合金摩擦磨损特性及表面改性技术研究进展

钛合金具有密度小、比强度高、耐海水腐蚀等优点,在船舶、海洋工程、石油化工、航空航天等领域得到广泛应用。然而钛合金硬度低,耐磨性差,在摩擦工况下使用时,钛合金表面很容易发生擦伤。概述了不同应用领域钛合金的摩擦磨损特点,总结了改善钛合金摩擦磨损性能的常用表面处理方法,并对船用钛合金摩擦磨损特性的研究方向作出了展望。     

模具材料的应用及表面处理工艺的可选择方案

介绍了模具材料的应用、模具表面处理特点及可选择方案。     

冲压模具材料表面处理发展趋势

<正>以汽车零部件为代表的机械部件正向高强度、轻量化方向发展,加工高强度钢的要求不断提高,目前冷冲加工材料强度已达980 MPa,热冲加工材料强度已超过1 500 MPa,而且冷冲加工材料强度的适用范围上限     

SiC颗粒强化铜基粉末冶金摩擦材料的表面形貌特征及磨损机理

采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究SiC含量对材料摩擦磨损性能的影响,探讨材料摩擦表面和亚表面的演变规律,揭示材料的摩擦磨损机理。结果表明:不含SiC材料的摩擦表面出现大量凹坑,磨损严重,磨损机理以黏着磨损为主;当SiC含量低于6%(质量分数)时,材料表面出现较多凹坑及浅犁沟,继续提高SiC含量,凹坑数量减少直至消失,材料表面犁沟的深度及宽度增加,表面及亚表面出现裂纹,材料主要磨损机理由黏着磨损和轻微犁削磨损向剥层磨损和严重犁削磨损转变。     

电火花加工表面形貌与摩擦磨损

表面形貌与摩擦磨损间存在着一定的关系。本文通过对电火花加工与机加工的不同表面形貌的对比来探讨这一关系。     

准晶材料／DLC涂层的摩擦磨损特性

对准晶材料／DLC涂层在干摩擦条件下的摩擦磨损特性进行了分析。分别就磨损载荷、摩擦速度、气氛、温度等因素对准晶材料摩擦磨损特性的影响进行了探讨;采用扫描电镜和X－射线衍射仪等对表面形貌进行了观察。结果表明,随着磨损载荷、摩擦速度的增加,摩擦因数有所减小。温度对准晶材料表面的摩擦因数影响明显比其它因素大;温度的增加明显提高其表面摩擦因数。准晶材料在350℃下的摩擦磨损机制为剥落磨损,明显不同于室温下的磨损机制。形貌观察表明,准晶材料磨擦表面均形成了不同程度的微裂纹。     

经离子渗氮的SDCM钢热冲压模具的摩擦磨损行为

对适用于制作热冲压模具的SDCM钢进行离子渗氮,检测了渗氮层的表面硬度、硬度梯度、显微组织、厚度;研究了离子渗氮的SDCM钢的高温摩擦磨损行为和磨损机制,并建立了Archard磨损模型;采用有限元方法研究了530℃×8 h离子渗氮的SDCM钢热冲压模具的磨损行为。结果表明：与未渗氮的SDCM钢热冲压模具相比,在200～300℃温度下,经离子渗氮的SDCM钢热冲压模具具有较小的摩擦因数和磨损率,即更佳的耐磨性,模具的最大磨损深度为3.2×10^-5 mm,而不是5.9×10^-5 mm,即模具的使用寿命可提高约2倍。     

不同成分对C/C-SiC材料摩擦磨损行为的影响与机理

采用温压-原位反应法制备C/C-SiC复合材料,研究了SiC、石墨和树脂炭成分对C/C-SiC材料摩擦磨损行为的影响及其机理.结果表明:SiC在摩擦表面摩擦膜的形成过程中起骨架作用,提高SiC的含量有利于提高摩擦系数,降低磨损率;树脂炭在材料中具有粘结各成分和提高摩擦系数的作用,但其成膜性较差,易增大磨损率;石墨粉在制动过程中起润滑作用,适量石墨粉有助于形成稳定的摩擦膜降低磨损率;摩擦表面摩擦膜的形成有利于减少C/C-SiC材料的磨损率.     

模具在不同合模速度下的摩擦磨损分析

为确定滑板的磨损率及磨损机理,以耐磨低合金钢为研究对象,通过在往复式摩擦磨损试验机上进行试验的方法研究了摩擦过程中试样厚度变化规律,并观察接触表面形貌。在实验的基础上修正了Archard模拟模型,并进一步模拟分析了轮胎模具合模速度与磨损的关系。结果表明:耐磨合金钢的磨损以磨粒磨损为主,接触表面没有形成具有保护作用的润滑膜。提高轮胎模具的合模速度时,滑板磨损率变化平缓,但载荷越大,速度对磨损率影响越明显。     

汽车消声半壳模具表面摩擦特性的优化设计

以汽车消声半壳模具为研究对象,采用数值模拟方法,在揭示模具表面摩擦特性对成形件厚度均匀性影响规律的基础上,对模具表面摩擦敏感区的摩擦特性进行优化设计。首先,对汽车消声半壳模具表面进行区域划分,利用ABAQUS对拉延成形过程进行数值模拟,采用单因素分析法,探究模具表面不同区域摩擦因数对工件厚度均匀性的影响,确定模具表面的摩擦敏感区域。其次,以板料厚度均匀性为优化目标,采用均匀设计法,对摩擦敏感区的摩擦特性进行了优化设计,最终获得消声半壳模具表面最优摩擦因数组合。优化后的模拟结果显示,成形件最薄处的破裂可能性降低了13.03%,成形件厚度的变化幅度降低了6.68%。为基于摩擦特性优化分布的模具表面激光微织构加工提供了设计依据。     

高强度锌铝合金摩擦磨损特性的试验研究

采用ＭＭ２００磨损试验机，测定和对比了铸造锌铝合金（ＺＺｎＡｌ２７Ｃｕ２Ａ和ＺＺｎＡｌ２７Ｃｕ２Ｄ）和工业上常用铜合金（ＺＣｕＳｎ６Ｚｎ６Ｐｂ３，ＺＣｕＡ１１０Ｆｅ３和ＺＣｕＺｎ３３Ｍｎ２Ｐｂ２）的摩擦磨损特性。试验测定了合金在不同载荷和转速条件下的摩擦系数和磨损量及其对配对材料的磨损，结果表明，锌铝合金是一种更适于在重载低速条件下使用的减摩材料     

磁场条件下不同组织45钢摩擦磨损性能研究

研究了磁场条件下不同组织45钢的摩擦磨损性能。结果表明,无论是退火45钢还是淬火45钢,在一定磁场范围内都能使摩擦系数减少,磨损率降低。退火45钢受磁场影响较大,而淬火45钢受磁场影响较小。二者磨损机制均为无磁场时主要为磨粒磨损,有磁场时主要为粘着磨损。     

陶瓷及其复合材料在干摩擦条件下的摩擦学性能研究现状

综述了陶瓷自配副、陶瓷间配副以及陶瓷/金属摩擦副干摩擦磨损性能的研究现状，并对自润滑陶瓷及其复合材料的研究现状，以及固体润滑技术在陶瓷自润滑材料研究中的应用情况做了概述。     

碳素结构钢表面处理摩擦磨损性能的研究

研究了等离子弧淬火工艺参数对45钢表面硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明:喷嘴到工件的距离为8 mm时,可获得较好的淬火效果;在其他淬火参数不变的条件下,随着扫描速度的增加,硬度基本趋于不变;等离子弧淬火使被扫描表面产生了5 μm左右的波度,促使相互运动表面产生油楔作用,使边界润滑向混合润滑状态转变,使摩擦因数降低,耐磨性提高.该工艺成本低、操作简单、热效率高,可以实现零件或部件的局部淬火,使材料获得性能优异的表面.     

不同摩擦副材料对TC4合金摩擦磨损性能的影响

利用TRB³摩擦试验机采用球/平面接触形式探究TC4合金摩擦磨损性能，使用TC4合金球、GCr15钢球以及Si₃N₄陶瓷球作为对摩副探究TC4合金在不同法向载荷作用下摩擦划痕和磨损特性；通过3D激光共聚焦显微镜测量摩擦划痕形貌，建立能量磨损模型探究磨损过程中接触状态的变化机制，预测磨损进程。结果表明：随着上试样硬度的逐渐降低，球/平面的接触状态向微平面/平面的接触状态转变，摩擦划痕状态受到钛合金在压头前端位错墙和压头后端黏着颗粒的影响，划痕长度和宽度随载荷的增加线性增长，划痕深度出现“锯齿”状波动；“切削与塑性比”f_cp分布于f_cp=0.5两侧说明压头对TC4合金的损伤以微犁耕和微切削2种机制交互作用，说明划痕表面加工硬化现象对表面的保护作用，划痕硬度和表面粗糙度的关系可以预测材料变形过程中的损伤情况。     

等离子涂层对模具用高强度钢表面摩擦性能的影响

通过等离子喷涂技术在4Cr5Mo Si V1钢基体表面成功制备了WC10Co4Cr涂层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段分析了涂层微观形貌和化学成分,并测试了涂层的摩擦磨损特性。结果表明:涂层主要由WC颗粒形成的骨架结构组成,同时含有少量W、Co、Cr颗粒和W_2C相。涂层中元素分布较为均匀,无明显的聚集。涂层中和基体之间结合紧密,达到了冶金结合。磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有粘着磨损。WC10Co4Cr涂层经过摩擦-磨损实验后,涂层几乎没有磨损,能够有效减小磨损,提高模具使用寿命。     

激光淬火铁基烧结材料的摩擦与磨损

研究了两种不同成分铁基烧结材料经宽带激光表面处理后的显微组织和摩擦学特性。结果表明，铁基烧结材料的耐磨性显著提高。两种材料相比，在较低载荷下，组织为孪晶马氏体／位错马氏体混合材料具有较好的摩擦学特性。而在较高载荷下，组织为马氏体／下贝氏体复相的材料具有较好的摩擦学特性。     

不同退火工艺下高强IF钢的微观组织和力学性能

以含Nb高强IF钢为研究对象,经热轧、冷轧和模拟连续退火,研究了不同退火工艺下IF钢的微观组织和力学性能。结果表明,冷轧压下率和退火温度一定时,IF钢的晶粒尺寸随退火时间的增加而不断变大。当退火温度为850℃,保温时间为120²40 s时,IF钢的抗拉强度为470 MPa,屈强比为0.60。     

TC17��ͬĦ�����ӹ��յij������

线性摩擦焊接技术作为一种新兴的焊接技术,具有焊接温度低、焊接质量高、焊接过程无污染等诸多优点,已经成为最经济、实用的加工技术之一.通过对比不同焊接参数下TC17材料的冲击性能,得出焊接时间对材料的冲击性能影响很大,并确定在焊接频率为20Hz,振幅为4mm,压力为7个刻度值,焊接时间为12s时,材料的冲击性能相对较好且数值稳定,为以后发动机叶盘的焊接提供了依据.     

钒铬表面复合层的干滑动摩擦磨损性能

采用消失模铸渗的方法在铸钢件表面制备了钒铬复合层,用MM200型摩擦磨损试验机研究了不同渗剂成分试样的干滑动摩擦磨损性能,并用扫描电镜观察了试样的磨损形貌,分析了复合材料的磨损机理.结果表明:与基体材料相比,复合层的耐磨性显著提高,其最大磨损率仅是基体材料的1/8;随着载荷的增大和渗剂中钒铁含量的减少,表面复合层的磨损率提高;表面复合层的磨损机理主要是氧化磨损和裂纹的形成、扩展所造成疲劳剥落.