铁基合金真空摩擦学研究进展

总结了铁基合金真空摩擦学实验研究结果,综述了铁基合金真空摩擦学研究进展,阐明了铁基合金真空摩擦学进一步的研究方向.结果表明,基底气氛、真空度、载荷和滑动速度是影响铁基合金真空摩擦学行为的主要因素.铁基合金在真空中的摩擦系数较空气中普遍降低,在真空中摩擦系数的波动较空气中普遍减小,存在临界真空度,在此真空度下铁基合金呈现轻微磨损特征.     

AZ80A、ZK60A和ME20M镁合金干摩擦学性能研究

镁合金被广泛应用于航空航天、汽车及军事等领域,但其摩擦学性能对零部件的服役寿命和可靠性具有重大影响.本研究采用往复式球-盘摩擦方式,通过与GCr15钢球配副,研究干摩擦条件下AZ80A、ZK60A和ME20M镁合金在不同滑动速度和载荷条件下的摩擦磨损行为.采用扫描电子显微镜和能谱仪分析镁合金的显微结构及磨损机理.结果表明:当滑动速度超过0.10 m/s时,随着速度的增加,合金的摩擦系数逐渐降低,而磨损率则先减小后增大,其原因在于摩擦热的作用导致摩擦表面形成了氧化物,同时材料表面软化,剪切力降低,使摩擦系数和磨损率不断减小;当滑动速度增加到0.20 m/s时,摩擦表面温度升高,金属软化导致磨损表面金属氧化物剥落,增大了合金的磨损率.随着载荷的增加,合金的摩擦系数和磨损率持续降低.干摩擦条件下镁合金的磨损机理逐渐由磨粒磨损和塑性变形转变为磨粒磨损、氧化磨损、粘着磨损和塑性变形.与ZK60A和ME20M相比,AZ80A镁合金表现出较好的摩擦学性能,这归因于合金的高硬度、β-Mg17 Al12硬质相的支撑作用以及摩擦过程中形成的氧化物.     

K417G合金的环境致脆磨损机理

采用可控气氛磨损试验机测试含有Ni3Al相的K417 G合金在不同相对湿度空气、真空、氧气、氮气、二氧化碳、氢气和氩气下的摩擦磨损性能,用SEM观察磨损表面形貌,基于线弹性力学计算表面裂纹应力强度因子K1,依据能量学计算合金元素的环境敏感性,研究合金的环境致脆磨损机理.结果 表明:磨损工况下,高相对湿度空气中的水蒸汽是...     

环境和法向载荷对(TiVCrAlMo)N高熵合金薄膜摩擦学性能的影响

本工作研究了(TiVCrAlMo)N高熵合金薄膜在干摩擦、16烷、去离子水及三种粘度润滑油(0W-20、10W-30及5W-40)下的摩擦学行为,并探究了不同载荷(1 N、2 N和3 N)对其摩擦学性能的影响。结果表明：1 N和2 N下,高熵合金薄膜在16烷和润滑油中的摩擦系数远低于在干摩擦和去离子水中的摩擦系数,但在3 N下,高熵合金薄膜在去离子水中的摩擦系数出现大幅下降。在油润滑下,高熵合金薄膜在低粘度润滑油(0W-20)中的磨损率随载荷的增加而增大,而在中粘度润滑油(10W-30)中的磨损率随载荷的增加而减小,但在高粘度润滑油(5W-40)中的磨损率与载荷之间无明显的线性关系。高熵合金薄膜在干摩擦中的磨损机制是磨粒磨损和分层磨损,但随载荷的增加还伴有氧化磨损;在16烷中的磨损机制是疲劳磨损和氧化磨损,但在1 N下仅为轻微磨粒磨损;在去离子水中的磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。高熵合金薄膜在低粘度润滑油(0W-20)中1 N下的磨损机制是轻微磨粒磨损,但随载荷的增加转为疲劳磨损;相反的是,在中粘度润滑油(10W-30)中的磨损机制是疲劳磨损,但随载荷的增加转为轻微磨粒磨损;此外,高熵...     

铁基块体非晶合金的摩擦磨损性能

采用电弧熔炼、铜模吸铸法制备直径为5mm的Fe基块体非晶合金棒,利用销-盘式摩擦磨损试验机进行干摩擦磨损实验,利用扫描电子显微镜观察摩擦磨损形貌,研究了铁基块体非晶合金的摩擦磨损行为,并与GCr15轴承钢进行了对比.结果表明,铁基非晶合金具有较好的耐磨性能,30N载荷作用下,随着摩擦磨损行程的延长,铁基非晶合金体现了不...     

TiNi合金冲蚀磨损行为及应用研究进展

TiNi形状记忆合金是一种新型的性能优异的摩擦学材料,其耐磨机制及摩擦学应用方面的研究得到了人们的广泛关注.在综述TiNi合金冲蚀磨损行为研究现状的基础上,对TiNi合金的冲蚀磨损机制进行了分析,认为TiNi合金的良好冲蚀磨损性能主要与其相变伪弹性和马氏体变体自适应行为有关.同时,还总结了TiNi合金摩擦学应用方面的研究进展,并对进一步的研究方向提出建议.     

Si3N4球/DLC膜摩擦副在真空环境下的摩擦学行为研究

采用非平衡磁控溅射技术在高速钢基体上制备了类金刚石(DLC)膜。采用球盘式摩擦磨损试验机考察了DLC膜在大气和真空环境干摩擦条件下的摩擦学性能,并比较分析了GCr15钢球和Si3N4球不同摩擦配副对DLC膜的摩擦学性能。采用光学显微镜及扫描电镜观察了摩擦副的磨损表面形貌。研究结果表明:由于转移膜的形成Si3N4球/DLC膜摩擦副在大气下具有良好的摩擦学性能;而在真空条件下摩擦副易发生明显的粘着磨损,使摩擦系数、磨斑增加,磨损表面上存在着较多的片状磨屑和微米级颗粒。     

不同温度低压真空渗氮对新型TiZr基合金微观组织及摩擦学性能的影响

以新型钛锆基合金Ti-47Zr-5Al-3V(以下称47Zr)为研究对象,研究了不同温度(650℃、700℃、750℃、800℃、850℃)低压真空渗氮对合金的摩擦学性能的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)、显微维氏硬度计及UMT-2摩擦磨损试验机对低压真空渗氮后合金的组织、物相、硬度及摩擦磨损性能进行分析和测试。结果表明,低压真空渗氮后,47Zr合金表面物相以Ti₂N、ZrN化合物为主,硬度最高可达710HV_0.05,表面平均硬度与基体相比提升近285HV_0.05,渗氮影响层的深度随着温度的升高而增加。不同温度低压真空渗氮47Zr合金中,耐磨性较好的为经750℃和800℃渗氮的样品。相较于原始样品,750℃低压真空渗氮后,样品的平均摩擦系数减小57.14%,磨损率在固定载荷(30 N)下降低29.74%;800℃低压真空渗氮后,样品的平均摩擦系数减小了45.71%,磨损率下降了33.74%。合金的磨损特征表明不同温度低压真空渗氮的47Zr合金在室温干摩擦条件下的磨损机制均为磨粒磨损和粘着磨损。     

新型铝青铜合金的摩擦性能

试制了一种新型高强耐磨铝青铜,探讨了边界润滑条件下该合金与不锈钢对摩时热处理组织和摩擦磨损行为的关系.结果表明,经920℃固溶580℃时效处理后,合金具有优良的综合机械性能和摩擦学性能,主要的磨损形式为轻度的粘着磨损和磨粒磨损;经920℃固溶450℃低温时效后,合金性硬脆,耐磨性降低,主要的磨损形式为严重的磨粒磨损和疲劳磨损.     

微晶玻璃的摩擦学特性研究进展

微晶玻璃及其复合材料在各种摩擦条件下,尤其是干摩擦下优良的摩擦学特性赋予了材料很大的研究开发潜力.本文综述了微晶玻璃的摩擦磨损行为与机制,并提出了微晶玻璃在摩擦学领域需要进一步探讨的问题.     

Langsames Ermüdungsrisswachstum in Aluminium‐ und Magnesiumgusslegierungen in Raumluft und in Vakuum

Slow fatigue crack growth in aluminium and magnesium cast alloys in ambient air and in a vacuum The influence of ambient air on near threshold fatigue crack growth in the magnesium cast alloys AZ91 hp, AM60 hp and AS21 hp and in the aluminium cast alloy AlSi9Cu3 has been investigated. Fatigue crack growth properties at a cycling frequency of 20 kHz in ambient air and in a vacuum are significantly different. In a vacuum, the threshold stress intensity amplitude of the aluminium alloy is 30% higher than in ambient air, and the threshold values of the magnesium alloys in a vacuum are up to 85% higher than in ambient air. Moisture of ambient air is responsible for accelerated crack growth at growth rates below 1–3 × 10⁻⁹ m/cycle (AlSi9Cu3) and 2–5 × 10⁻⁸ m/cycle (magnesium alloys), respectively. In ambient air a minimum crack growth rate of 5 × 10⁻¹¹ − 2 × 10⁻¹⁰ m/cycle was observed, whereas far lower minimum growth rates were found in a vacuum.     

真空环境下过时效态2A12合金的疲劳行为

在真空拉-压疲劳试验机上对过时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并利用扫描电镜分析了真空对疲劳断口形貌的影响.结果表明:真空环境中疲劳寿命明显提高;在低循环应力下,真空环境中的疲劳断裂循环次数比室温大气环境中高近3倍;室温大气和真空环境下的疲劳断口均为穿晶断口,断口中均出现疲劳条纹、台阶和韧窝,且在低循环应力下,疲劳条纹出现的区域较多,但真空环境下疲劳断口中的台阶高度较低,疲劳条纹与韧窝较细小.     

Co对Ti45Al-8Nb-0.3Y合金组织结构和高温抗氧化性能的影响EI北大核心CSCD

采用真空电弧非自耗熔炼方法制备Ti45Al-8Nb-0.3Y-m Co(m=0,0.5,1,2,原子分数/%,下同)合金,研究合金的组织和高温抗氧化性能。结果表明:Co能够明显细化TiAl-Nb合金组织,但对合金中α_(2)+γ片层组织的形成具有较强烈的抑制作用,并且会促进富Co的B_(2)相析出。Ti45Al-8Nb-0.3Y-mCo合金在1000℃空气中氧化100 h后形成的氧化膜均主要由较为疏松的TiO_(2)和Al_(2)O_(3)混合组成,且TiAl-Nb-0.3Y合金的氧化增重随Co含量增加而增大,但氧化膜的抗剥落能力随Co含量增加而明显提高;添加Co能够在一定程度上降低氧化膜的内应力,对提高其抗剥落性能有益,但引起的粗大B_(2)相析出削弱了合金的高温抗氧化性能。     

钛合金镀镍在航空航天工业中应用的可行性研究

研究了钛合金Ti6Al4V经过镀镍处理后作为航空航天材料的可行性。当钛合金经去油、活化等预处理后电镀镍,性能发生较大改变,比较了钛合金镀镍前后表面力学性能和摩擦学性能的变化,并将镀镍层摩擦学性能与氮化钢的摩擦学性能进行比较。研究表明,镀镍层与钛合金基体的结合强度达到了232 MPa,有足够高的结合力抵抗外界冲击,符合作为航空航天材料的要求;镀镍层的表面硬度达到527 Hv0.1,提高了钛合金表面的抗咬合、抗划伤能力,可以提高材料抗划伤切割的性能;在相同的干摩擦条件下,镀镍层磨损量仅为钛合金基体磨损量的1/47;而在水润滑条件下,镀镍层的磨损量则为钛合金基体磨损量的1/42,镀镍可以大大提高基体的抗滑动磨损性能;镀镍层和钛合金的抗磨粒磨损测试结果表明:在相同的试验条件下,镀镍层的磨损量为5.4mg/kr,钛合金的磨损量为28.9mg/kr,远大于镀镍层的磨粒磨损量,镀镍后钛合金抗磨粒磨损的性能得到极大提高。总之,钛合金施镀镍层不但具有良好的结合力,而且能极大提高钛合金的表面性能,与钛合金本身固有的高比强度和优良的耐蚀性相结合,将促进钛合金在航空航天工业中发挥重要作用。     

真空环境下自然时效态2A12合金的疲劳行为

在真空拉-压疲劳实验机上对真空和室温大气环境下自然时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空和室温大气环境对疲劳断口形貌的影响.对比两种环境下的结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的高近4倍.真空和室温大气环境下的疲劳断口均出现疲劳条纹、台阶和韧窝,且在低循环应力时出现韧窝的区域增多.真空环境下疲劳断口中台阶高度较低,疲劳条纹与韧窝较细小.本研究对真空环境影响自然时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

真空环境下峰时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对峰时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多2至3倍.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多.真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.对真空影响峰时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

真空环境下欠时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对欠时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空环境对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多一个数量级.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.疲劳条纹在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多,真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.文中对真空环境影响欠时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

真空环境下欠时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对欠时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空环境对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多一个数量级.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.疲劳条纹在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多,真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.文中对真空环境影响欠时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

后续烧结对爆炸压实CuCr合金显微组织的影响

对爆炸压实CuCr合金坯采用两种低温烧结处理工艺,通过观察其显微组织变化研究了后续烧结对爆炸压实CuCr合金显微组织的影响.结果表明,氢气烧结处理后的CuCr组织呈现出液相烧结的特征,而真空烧结处理后表现为固相烧结的特征,经烧结处理后的组织比爆炸坯的组织细小.Cu、Cr合金坯经低温烧结处理后,仍由Cu相、Cr相以及少量氧化物组成.另外,微区内出现轻微的成分偏析,烧结体含有大量的应变条纹和位错.     

Work Functions of Pd_(83.5)Si_(16.5)and Cu_(70)Ti_(30)Glassy Alloys

The work functions before and aftercrystallization of two glassy alloys,Pd_(83.5)Si_(16.5) andCu_(70)Ti_(30) have been measured by means of the con-tact potential difference method in the secondaryelectron field at room temperature under 10~(-5) Pavacuum.The results show that the work functionsof both glassy alloys are higher than those of thecorresponding crystalline alloys.