自润滑刀具材料研究综述

自润滑刀具材料具有优异的减摩、抗磨性能 ,其开发与应用对提高切削加工生产率、降低加工成本、减少资源消耗、防止切削液污染环境、实现绿色加工具有重要意义。本文对自润滑刀具材料的基本概念、应用前景、性能特点、主要实现方式以及研究方向等进行了综合评述     

纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结收缩和化学成分的变化

采用分段真空烧结和化学分析等研究了纳米Ti(CN)基金属陶瓷压坯在烧结过程中的收缩行为、化学成分和性能的演变。实验表明:纳米混合料的压坯在低温下由于压制应力释放和剧烈的还原脱气(氧)反应造成压坯膨胀;压坯中出现液相的温度比微米Ti(CN)粉末压坯的要低50℃。由于高温氮的分解,造成合金在温度达到1 400℃以后不但不收缩,反而膨胀;纳米Ti(CN)混合料压坯中的总碳含量和氧含量在600℃后逐步下降;压坯中的氧含量在1 100~1 300℃时迅速下降,压坯中的氮含量在1 100℃以后才开始下降,在液相出现前形成高峰,氮含量越高,氮的损失越大。纳米混合料的压坯必须经过压力烧结后才能获得高致密的合金,其断裂韧性要比微米金属陶瓷提高50%。     

ZrTiAlN涂层的残余应力分析

采用有限元法分析Q235 A基ZrTiAlN涂层的残余应力,研究涂层厚度、过渡层对残余应力的影响。结果表明:层-基界面边缘处存在明显应力集中现象;涂层内的切向应力和轴向应力主要表现为拉应力,径向应力则表现为压应力。涂层厚度的变化对层-基界面应力的性质与分布影响很小;但随着涂层厚度的增加,界面处的切向应力增大,径向应力和轴向应力减小。加入过渡层后,涂层内残余应力明显减小,其中含有TiAl/Zr过渡层的涂层的切向应力、轴向应力和径向应力的最大值分别降低33%,25%和14%。     

制备参数对氧化铌涂层晶相成分与结合性能的影响

为探讨制备参数对直流反应溅射氧化铌涂层晶相成分与结合性能的影响规律,采用不同的氧气流量、功率和沉积时间,通过直流反应溅射技术在AZ31镁合金表面制备了氧化铌涂层。利用X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对涂层进行表征,采用划痕仪测定了涂层的结合力。结果表明：当氧气流量为0.5~3.0 mL/min、功率为60~100 W、沉积时间为3~7 h时,制备参数对氧化铌涂层的晶相结构和化学价态没有影响,但是对涂层的结合性能影响显著。涂层结合力随氧气流量的增大而减小,随溅射功率和沉积时间的增加而先增大后减小。当溅射功率为80 W（W3试样）和沉积时间为300 min（T3试样）时,涂层的结合力分别为最大。     

钢构件表面涂层结合强度的研究

对影响涂层结合强度的涂层厚度、涂层种类、表面预处理方式等因素进行了综合评述,并就喷砂处理的喷射角、磨料粒度和工作气压等参数对涂层结合强度的影响进行了实验研究。结果表明：适当增大磨粒直径、工作气压和喷射角度,均能增大基体表面粗糙度,明显提高涂层结合强度。     

陶瓷水煤浆喷嘴温度场及热应力的有限元分析

采用有限元法对陶瓷水煤浆喷嘴温度场、温度梯度及其热应力进行了分析计算 .根据水煤浆喷嘴的结构和喷嘴工作情况 ,建立了水煤浆喷嘴三维稳态温度场和热应力的有限元模型 ,确定了边界条件 ,分析求解得到陶瓷水煤浆喷嘴的温度场、温度梯度和热应力 .结果表明 :在陶瓷水煤浆喷嘴的出口端面存在较大的温度、温度梯度和热应力 .根据对陶瓷水煤浆喷嘴磨损形貌、温度分布和热应力的分析 ,得出陶瓷水煤浆喷嘴出口处较大的温度梯度和热应力是导致其出现破损和脱落的主要原因     

退火温度对镁合金表面Nb2O5涂层微观结构与 性能的影响

采用直流反应溅射技术在AZ31镁合金表面制备了Nb2O5涂层,并在不同的温度下对涂层进行退火处理,通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、划痕仪和电化学工作站对Nb2O5涂层的微观形貌、晶相结构、结合性能和耐腐蚀性能进行测试与表征。研究结果表明,退火温度为100~400 ℃时,Nb2O5涂层的晶相未发生变化,且为非晶结构;而退火温度为500 ℃时,出现了六方晶相。随着退火温度的升高,涂层表面开裂现象加剧,涂层的结合力减小,耐腐蚀性能下降。     

Ti-48Al-2Cr-2Nb钝化膜的电化学性能及形成机理

探究Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的耐腐蚀性和形成机理对提高电解加工过程中的抗杂散腐蚀具有重要意义。通过极化曲线确定了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的钝化电位,采用X射线光电子能谱确定了钝化膜的成分与结构,并运用电化学阻抗谱和Mott-Schottky理论分析了钝化膜的电化学性能。结果表明,Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在NaNO3电解液中钝化电位区间为0.079～1.896V,钝化膜主要成分为Al₂O₃、TiO₂及少量的Nb₂O₅,呈双层多孔结构,具有良好的耐腐蚀性。钝化膜具有n型半导体特性,载流子密度随钝化电位的增加而降低。最后,构建了钝化膜形成示意图,揭示了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金钝化膜的形成机理与成相膜理论相符,以半球体模型延展并形成独立的相。     

溅射工艺参数对氧化铌涂层微观结构与耐蚀性的影响

为揭示溅射工艺参数对氧化铌涂层耐蚀性的影响规律,采用直流反应溅射技术在AZ31镁合金表面制备了不同工艺参数的氧化铌涂层,并通过扫描电镜和电化学工作站对涂层进行微观结构及耐蚀性测试。结果表明：氧气流量对涂层微观结构的影响不显著,但涂层的耐蚀性随氧气流量的增加而降低;当溅射功率由60 W增大到100 W时,涂层表面的致密性变差,甚至出现裂纹,耐蚀性则先增强后减弱;随着沉积时间由180 min增加到420min,涂层的厚度增加、致密性下降,对基底的腐蚀保护效果先增强后减弱。     

硬质合金水煤浆喷嘴损坏机理的研究

用YG8、YT15 和YW1 3种硬质合金材料制备水煤浆喷嘴, 研究它们在水煤浆雾化燃烧过程中的磨损特性及损坏机理。结果表明:喷嘴材料的硬度对水煤浆喷嘴的磨损起重要作用。在相同条件下, 硬度较高的YW1 喷嘴的磨损率较低, 硬度较低的YG8喷嘴磨损率较高。喷嘴不同部位表现出不同的损坏机理, 其中入口部位主要表现为晶粒脱落和脆性断裂, 中间和出口部位主要表现为研磨损伤。