钛合金表面W-Mo共渗层耐磨性研究

利用针状等电位空心阴极辉光放电技术,在钛合金(Ti6Al4V)表面进行W-Mo共渗。利用扫描电镜(SEM)观察了W-Mo共渗改性层的表面形貌和截面形貌;采用能谱仪(EDS)检测了改性层元素含量分布;采用X射线衍射仪(XRD)分析了改性层的相结构;利用球-盘摩擦磨损试验仪测试了共渗层在室温和高温干摩擦条件下的耐磨性能。结果表明:在750℃条件下,共渗处理3 h后,在钛合金表面形成了厚度约为23.1μm的W-Mo改性层。改性层主要由Al Mo Ti_2和Ti_xW_(1-x)相组成。相比于Ti6Al4V基体的摩擦系数,在室温和500℃干摩擦条件下改性层的平均摩擦系数仅为0.21和0.38。摩擦系数显著降低,说明耐磨性能显著提高。     

镁锂合金表面含碳陶瓷层的摩擦性能

通过在Na₂SiO₃-KOH基础电解液中加入石墨烯添加剂,在镁锂合金表面制备出一层自润滑的含碳陶瓷层. 利用扫描电镜、原子力显微镜以及X射线衍射仪分析了陶瓷层的表面形貌、粗糙度以及物相组成,利用摩擦磨损试验仪对陶瓷层在室温下的摩擦学性能进行研究. 其结果表明,加入石墨烯后制备出的含碳陶瓷层表面放电微孔分布均匀,且其微孔尺寸和表面粗糙度均明显降低. 相比于镁锂合金,陶瓷层的表面硬度也得到明显的提高. 此外,含碳陶瓷层主要由SiO₂、Mg₂SiO₄以及MgO物相组成,而石墨烯则以机械形式弥散分布于陶瓷层中并起到减摩作用. 当石墨烯体积分数为1%时,陶瓷层表面显微硬度为1317.6 HV_{0.1 kg},其摩擦系数仅为0.09,其耐磨性明显提高. 同时,陶瓷层磨痕的深度和宽度均明显小于镁锂合金,而且较为光滑,表明陶瓷层表面没有发生严重的黏着磨损.      

铝合金表面油胺/微弧氧化复合膜层的耐磨性

为提高铝合金表面耐磨性能,采用微弧氧化(MAO)技术在硅酸盐电解液中对2024铝合金进行表面处理,制备微弧氧化陶瓷层;然后通过浸泡法在陶瓷层表面覆盖一层油性涂层,形成复合膜层,以期提高铝合金表面耐磨性能。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别观察复合膜层的表面形貌及物相组成;利用原子力显微镜AFM测试复合膜层的表面粗糙度;利用摩擦磨损试验仪分析复合膜层的摩擦系数。在SEM的观察下复合膜层比微弧氧化陶瓷层更为平整。另外,AFM的结果显示复合膜层的表面粗糙度比微弧氧化陶瓷层降低了73%左右;摩擦磨损检测显示复合膜层的摩擦系数在0.1左右,波动幅度较小,而微弧氧化陶瓷层和铝合金的摩擦系数达0.4左右,波动幅度较大。     

放喷管线自动打磨爬行机器人设计与试验

针对石油钻井井控装置中放喷管线的外表面打磨清理困难，人工打磨效率低且危害操作人员身体健康的问题，设计一种自动打磨爬行机器人。通过对打磨机器人进行受力分析，确定其内部打磨模块总力矩；同时利用COMSOL有限元仿真分析软件对打磨机器人进行仿真模拟，分析了其外壳与打磨片的应力、位移和应变情况，并对该机器人进行了结构优化。最后进行了自动打磨爬行机器人试验测试，结果表明该机器人对放喷管线外壁杂质可有效去除，打磨后表面整体光滑并可见部分金属光泽，满足后续检测需求。