铝合金微弧氧化陶瓷层在润滑条件下的抗磨性能研究

采用模拟活塞-缸套运动形式的往复式滑动摩擦磨损试验机对比研究了铝合金微弧氧化陶瓷层、电镀硬铬镀层及耐磨磷钒铜铸铁的摩擦磨损特性;利用扫描电子显微镜观察分析了磨损表面形貌,进而探讨了油润滑条件下微弧氧化陶瓷层的磨损机制及其影响因素.结果表明:铝合金微弧氧化陶瓷层在油润滑条件下的耐磨性能显著优于电镀硬铬镀层和磷钒铜铸铁;陶瓷层中的微孔有利于改善其在油润滑条件下的耐磨性能;不同厚度的微弧氧化陶瓷层在稳定磨损阶段的磨损质量损失变化不大.     

新型Ni－Fe－W－S合金刷镀层耐磨性的研究

镀铬是用于提高材料常温耐磨性的有效方法。但是，铬镀层在摩擦温升的作用下，其硬度和耐磨性却都下降，而且镀铬还会污染环境和对人体造成损害．为了克服铬镀层和镀铬工艺的这些缺点，研究了一种新型的Ｎｉ－Ｆｅ－Ｗ－Ｓ合金刷镀层，摩擦磨损试验结果表明，在于摩擦时于高速（７１ｍ／ｍｉｎ）和重载（８０Ｎ）条件下，这种合金刷镀层的耐磨性能明显地比铬镀层的好，磨痕形貌的扫描电子显微镜观察发现，前者发生的是应变疲劳磨损，而后者已经发生了严重的粘着磨损．同时，通过对高速重载干摩擦条件下平均温度和闪温的计算，并且利用Ｘ射线衍射仪和透射电子显微镜等对磨损前后镀层的相结构及显微组织的分析，探讨了Ｎｉ－Ｆｅ－Ｗ－Ｓ合金刷镀层在如此苛刻条件下具有较高硬度和良好耐磨性能的机理，指出这是在摩擦热的作用下合金刷镀层中部分非晶向晶态转化前发生微观结构畸变并形成了更多硬质相的结果．     

新型Ni—Fe—W—S合金刷镀层耐磨性的研究

镀铬是用于提高材料常温耐磨性的有效方法。但是，铬镀层在摩擦温升的作用下，其硬度和耐磨性却都下降，而且镀铬还会污染环境和对人体造成损害。为了克服铬镀层和镀铬工艺的这些缺点，研究了一种新型的Ｎｉ－Ｆｅ－Ｗ－Ｓ合金刷镀层。摩擦磨损试验结果表明，在干摩擦时于高速（７１ｍ／ｍｉｎ）和重载（８０Ｎ）条件下，这种合金刷镀层的耐磨性能明显地比铬镀层的好，磨痕形貌的扫描电子显微镜观察发现，前者发生的是应变疲劳磨损，     

海水环境中环氧值对环氧树脂涂层摩擦学性能的影响研究

环氧树脂是一类具有优异的粘接、耐腐蚀和电气绝缘等性能的高强度热固性高分子材料,在黏结剂、防腐涂料和复合材料方面展现出广阔的应用前景,其摩擦学行为与环氧值密切相关.本研究中采用线棒涂布器在铸铁表面分别制备了3种具有不同环氧值的环氧树脂涂层.借助傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪、热重/差热综合热分析仪(TG/DTA)、UMT-3摩擦磨损试验机和表面轮廓仪研究了涂层的结构、硬度、耐热性及摩擦学性能.研究结果表明:涂层在干燥条件和海水环境中的摩擦系数和磨损率均随环氧值的增大而升高;海水环境中涂层的摩擦系数和磨损率均较干燥条件下低.涂层的磨损机理在干燥条件下包括了疲劳磨损、黏着磨损和磨粒磨损,而在海水中仅为疲劳磨损.本研究成果为高性能防腐耐磨涂层的设计与应用提供理论指导.     

摩擦粒子填充材料对高速列车闸片制动性能的影响

在自行研制的制动缩比试验台上,对中心孔填充不同材料的高速列车制动闸片摩擦粒子进行拖曳制动试验,并采用有限元分析方法进行制动系统复特征值和接触应力分析,探讨填充不同材料对磨损特性、振动噪声和热分布的影响. 结果表明:原始摩擦粒子中心孔填充材料后,对制动系统的摩擦系数和模态耦合特性未产生显著影响,但对界面磨损行为和系统振动噪声特性产生明显影响. 填充粉末冶金后排屑行为下降,磨损行为更为复杂,制动系统产生的噪声增大;而填充紫铜、石墨和铸铁后的制动噪声均有所降低,尤其填充铸铁后表面磨损相对均匀,其摩擦学性能相较于其他粒子得到一定的改善. 填充材料产生的磨屑及相应的界面磨损行为是影响制动摩擦振动噪声和表面热分布的关键因素,填充合理的材料有助于降低制动噪声和改善制动界面磨损行为及表面热分布.      

含碳化钨硬相镍基涂层耐磨粒磨损性能研究

为了改善沙漠地区用汽车发动机缸套／活塞环系统的抗磨粒磨损性能，延长发动机的使用寿命，对３种含不等量硬质相ＷＣ颗粒的镍基复合涂层的摩擦磨损性能进行了试验研究，并且利用扫描电子显微镜对复合涂层表面进行了观察，在此基础上又对其抗磨粒磨损作用机理进行了分析与讨论。Ｆａｌｅｘ试验结果表明，含ＷＣ硬质相的镍基复合涂层的抗磨粒磨损性能明显地比常用缸套／活塞环材料碳铸铁的好，适用于磨粒磨损十分严重的沙漠地区车辆汽     

几种陶瓷和金属等离子喷涂层铸铁副的摩擦学特性研究

本文对等离子喷涂ZrO_2+MgO和Al_2O_3+40％ZrO_2陶瓷涂层、Mo+NiCrBSi(Ar/H_2)和Mo+NiCrBSi(N_2/H_2)混合粉末涂层,以及Mo+4％O_2渗氧涂层等的摩擦学特性进行了试验研究,测定了它们的抗咬合裁荷及其在边界润滑状态下的磨损率。结果表明,Al_2O_3+40％ZrO_2陶瓷涂层/铸铁副的抗咬合性能最好,在其轻度粘着的表面上形成了一层表面膜;Mo+NiCrBSi(N_2/H_2)金属涂层是一种实用性能较好的活塞环材料;在粘着磨损条件下,涂层材料的抗咬合性越好,与之配磨的铸铁材科的磨损率越低;涂层材料的抗咬合性与其本身的固有特性及孔隙率等有关。     

Cu14Al4.5FeNi合金等离子涂层边界润滑摩擦磨损特性

新型铜基模具材料的脆性比较大,导致了材料加工费用高、安装难,影响新型铜基模具材料在工业中的应用,这些问题可以通过热喷涂的办法来解决。采用等离子喷涂方法在45号钢表面制取Cu14Al4.5FeNi喷涂层,20#边界润滑条件下,与Cu14Al4.5FeNi合金进行摩擦性能及耐磨性对比试验。利用XRD分析喷涂层及合金的相结构,SEM和EDS 等技术分析合金与喷涂层表面组织及磨损形貌。结果表明, 等离子喷涂层由于快冷抑制了共析（α+γ2）相,组织均匀细化,晶粒中的γ2相和晶内析出的k相使合金及涂层硬化。边界润滑条件下,Cu14Al4.5FeNi合金及其喷涂层的磨损方式以磨粒磨损和黏着磨损为主。在低载荷条件下,喷涂层表现出了比Cu14Al4.5FeNi合金更加优越的耐磨性能;在高载荷条件下（压力大于等于6.4 MPa）,喷涂层的摩擦系数和磨损量增加。因此铁基体上等离子喷涂Cu14Al4.5FeNi铜合金粉末涂层可以替代低载荷摩擦环境下的Cu14Al4.5FeNi合金。     

高速干摩擦条件下铝基复合材料的摩擦磨损行为研究

在MMS-1G型高速干滑动摩擦磨损试验机上,采用铝基复合材料和蠕墨铸铁作为销试样,研究了速度和接触压力对摩擦副摩擦磨损特性的影响.结果表明:摩擦副的摩擦磨损特性受控于所产生的摩擦热、材料的导热能力以及材料保持一定塑性变形抗力的温度条件三者之间的耦合作用;随着速度与接触压力的增加,摩擦副的摩擦系数显著降低;不同材料表现出不同的磨损行为;接触压力愈高,材料的摩擦磨损性能差异愈小;在本文试验条件下,当摩擦速度较低(＜100 m/s)时,蠕墨铸铁表现出良好的摩擦磨损特性,而速度较高(＞100 m/s)时, 铝基复合材料表现出较优良的摩擦磨损性能.     

铜表面激光熔覆NiCrWB合金的组织结构与耐磨性能研究

采用高能量密度激光重熔NiCrWB喷涂涂层的方式制备熔覆层,用XRD分析熔覆层和喷涂层的物相组成,用扫描电镜和金相显微镜分析涂层和熔覆层组织形貌以及磨损表面形貌.研究了涂层组织形貌、物相组成对涂层耐磨性能的影响,分析了喷涂层和熔覆层的磨损机理.结果表明:对于NiCrWB材料来说,组织结构对耐磨性能的影响要大于硬度对耐磨性能的影响.显微硬度较低的熔覆层由于组织致密均匀,其耐磨性能明显优于组织缺陷较多的喷涂层.通过扫描电镜观察发现,喷涂层的磨损表面出现较多的疲劳裂纹、凹坑、磨粒和较深的磨痕,推断喷涂层颗粒脱落是由于在周期载荷作用下,裂纹在表层和亚表层扩展后连接,使得裂纹包围区域颗粒脱落.而熔覆层中的裂纹是由于磨损表面发生塑性变形而形成的.     

铸铁表面化学沉积Ni—P镀层和Ni—P—SiC复合镀层的耐磨性研究

作者利用化学沉积法在低合金铸铁表面分别制取了Ni-P镀层和Ni-P-SiC复合镀层,并就两者的耐磨性与铸铁、磷化处理表面及Cr镀层的进行了对比试验研究。结果表明,Ni-P镀层的耐磨性比铸铁及磷化处理的好,但比Cr镀层和Ni-P-SiC复合镀层的差,并以后者的为最佳。     

气相沉积TiN和Ti（C,N）镀层的热磨损性能

气相沉积法制取的ＴｉＮ和Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）镀层在室温工作的磨损部件上得到了广泛的应用，但对其在高温下的磨损性能之研究却还很少。为了探讨其在高温磨损下应用的可行性，利用ＳＲＶ滑动摩擦磨损试验机和改进型Ｔｉｔｔａｇａｌａ热冲击磨损试验机，对以热作模具钢３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ为基体的气相沉积的ＴｉＮ和Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）硬质镀层的热磨损性能进行了试验研究，同时还通过多种表面分析手段对膜基体系的失效机制作了观测与讨论，结果表明，ＴｉＮ和Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）镀层都具有良好的高温耐磨性，在８５０℃以上的高温条件下，几种有镀层试样的热冲击磨损量都明显地比无镀层３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ试样的低。ＳＲＶ高温滑动摩擦磨损试验发现，镀层的高温软化和氧化都不明显；只有当膜基界面结合不良或膜基体系的承载能力不足时，才会发生镀层的剥落或碎裂。     

涂层厚度对喷涂层疲劳磨损寿命影响的实验研究

采用等离子喷涂制备了不同厚度的铁基涂层,采用扫描电子显微镜（SEM）表征了涂层内部和结合界面处的微观结构,采用球盘式疲劳磨损试验机分别考察了不同厚度涂层的疲劳磨损行为,采用Weibull分布分析并对比了涂层的疲劳磨损寿命。结果表明：适当地增加喷涂层的厚度可以避免整层分层失效的发生,而从在整体上提升涂层的疲劳磨损寿命。采用有限元分析（FEM）研究了涂层内部的应力分布,发现厚涂层界面剪切应力值不足薄涂层界面剪切应力的二分之一,可见显著降低界面剪切应力是较厚涂层拥有更好疲劳性能的主因。     

不同基体高铝青铜等离子喷焊层组织与摩擦磨损机理

采用等离子喷焊技术在不同基体上制备耐磨高铝青铜喷焊涂层,研究喷焊层与基体之间元素扩散对喷焊层组织的影响,并在室温条件下采用销-盘式摩擦磨损试验机考察喷焊层的摩擦磨损性能,进而分析喷焊层的磨损机理.结果表明:三种基体喷焊层在干摩擦条件下摩擦磨损机理存在明显差异,45钢基体喷焊层中团聚状k相易与对摩件发生黏着,脱落成为磨粒,导致严重的磨粒磨损,摩擦系数大;ZQAl9-4铝青铜基体喷焊层中脆性共晶组织(α+γ2)呈网状分布,断裂韧性对材料的磨损起支配作用,主要磨损机制为疲劳磨损与磨粒磨损;T3紫铜基体喷焊层中k相呈细小梅花状,均匀分布在固溶度较大的β'相中,涂层抵抗弹性变形能力提高,疲劳磨损机制得到抑制,摩擦系数小.     

涂层厚度对喷涂层疲劳磨损寿命的影响

采用等离子喷涂制备了不同厚度的铁基涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)表征了涂层内部和结合界面处的微观结构,采用球盘式疲劳磨损试验机分别考察了不同厚度涂层的疲劳磨损行为,采用Weibull分布分析并对比了涂层的疲劳磨损寿命.结果表明:适当地增加喷涂层的厚度可以避免整层分层失效的发生,从而在整体上提升了涂层的疲劳磨损寿命.采用有限元分析(FEM)研究了涂层内部的应力分布,发现厚涂层界面剪切应力值不足薄涂层界面剪切应力的二分之一,因此界面剪切应力的显著降低是导致较厚涂层拥有更好疲劳性能的主因.     

铸铁滑动摩擦副边界润滑表面膜的考察

在铸铁材料油润滑与线接触滑动磨损机制基础上，对这种材料在边界润滑状态下表面膜的形成、识别、结构组成和导致膜破裂脱落的因素作了试验研究与考察，摩擦磨损过程中，摩擦表面在摩擦热的作用下，缺陷增多，塑性变形加剧，润滑油和空气中的氧通过扩散流动进入变形层，从而形成较厚的扩散反应膜，其主要成分是Ｆｅ３Ｏ４氧化膜。     

CVD TiC—TiN复合涂层球／Pb基固体润滑盘摩擦学性能的研究

本文对球(包括CVD TiC-TiN复合涂层球和GCr15钢球)盘(包括纯Pb与Pb-Sn-Cu电刷镀层盘)滑动摩擦副进行了摩擦与磨损试验。结果表明,真空下的摩擦系数比大气下的低,涂层球的摩擦系数比钢球的低,Pb-Sn-Cu涂层盘的摩擦系数比Pb涂层盘的低。磨损表面的扫描电镜观测发现,在CVD涂层破裂区的后沿形成了固体润滑转移膜,这有助于降低摩擦和磨损。磨损表面的俄歇电子能谱分析表明,在油润滑及干摩擦下,盘的磨痕处仍有可起润滑作用的固体润滑膜存在。这种膜含有Fe元素,表明它是摩擦表面作用后产生的。     

Al_2O_3/TiCN涂层刀具的滑动磨损性能及切削性能研究

进行了滑动摩擦磨损和高速干切削试验,研究了Al_2O_3/TiCN涂层硬质合金刀具材料的磨损机理.结果表明:摩擦系数随着滑动速度的增加而减小,在FN=10 N时,摩擦系数最大.随着载荷和滑动速度的增加,磨损率有减小的趋势.受摩擦力和摩擦热的作用,在涂层刀具材料表面形成鱼鳞状的粘结层,随着速度和载荷增加,粘结的金属材料增多.在刀具前刀面靠近刀尖处形成了耐磨氧化物,提高刀具抗磨损性能,但在后刀面易形成少量的铁氧化物,加剧刀具磨损.其中,在刀具材料磨损表面形成的次生粘结层或氧化薄膜(如TiO_2、SiO_2),起到了润滑、减摩的作用,有利于刀具材料耐磨性能的提高.本文中的研究成果可望在指导高强度钢类材料的高效、高质量加工中发挥积极地作用.     

纳米TiAIN涂层硬质合金刀具高速铣削AerMet100钢的磨损机理

采用纳米TiAIN结构涂层硬质合金刀具对新型难加工材料AerMet100钢进行高速铣削试验,并对实验获得的数据从刀具磨破损形态及其磨损机理2方面进行系统地分析和研究。研究表明纳米TiAIN结构涂层硬质合金刀具在高速面铣削AerMet100钢时磨损破损形式主要为前刀面磨损、后刀面磨损、涂层材料的破损、微崩刃、边界沟槽磨损,贝壳状崩落;磨损机理主要是磨粒磨损、粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损。此外,研究发现,高速铣削AerMet100钢时,由于工件材料中的Co含量较高,刀具中的Co元素不但没有扩散流失,反而增加。     

纳米TiAlN涂层硬质合金刀具高速铣削AerMet100钢的磨损机理

采用纳米TiAlN结构涂层硬质合金刀具对新型难加工材料AerMet100钢进行高速铣削试验,并对实验获得的数据从刀具磨破损形态及其磨损机理两方面进行系统地分析和研究.研究表明纳米TiAlN结构涂层硬质合金刀具在高速面铣削AerMet100钢时磨损破损形式主要为前刀面磨损、后刀面磨损、涂层材料的破损、微崩刃、边界沟槽磨损和贝壳状崩落;磨损机理主要是磨粒磨损、粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损.此外,研究发现,高速铣削AerMet100钢时,由于工件材料中的Co含量较高,刀具中的Co元素不但没有扩散流失,反而增加.