Cu-Cr-Zr-Ce合金时效行为和电滑动磨损性能研究

在Cu-Cr-Zr合金中加入Ce,采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等观察和分析了Cu-Cr-Zr-Ce合金时效析出行为,将经过拉拔和时效处理(480℃×2h)的合金线材在自制电磨损试验机上进行电滑动磨损试验,并观察其电滑动磨损表面形貌.结果表明:Cu-0.40Cr-0.11Zr-0.059Ce合金在950℃固溶1h再经480℃时效处理后,其显微硬度和导电率较高;时效前冷变形能够加快时效初期第二相的析出并显著提高合金的性能,固溶合金经60%冷变形再经480℃时效2h后,其显微硬度和导电率分别可达153HV和85.26%IACS(相对导电率);而固溶后直接时效处理的合金的显微硬度和导电率仅为121HV和71.62%IACS;合金的磨损量随加载电流的提高而增大,其主要磨损机制为粘着磨损、磨粒磨损及电蚀磨损.     

铸造铝青铜合金Cu-14Al-4Fe-Mn的摩擦磨损性能

用往复式摩擦磨损试验机考察了新型高强度、高耐磨性铸造铝青铜合金Cu-14Al-4Fe-Mn(代号HSWAB)的摩擦磨损性能,利用形貌扫描电子显微镜观察分析了合金磨损表面形貌,探讨了其磨损机理.结果表明,HSWAB合金在干摩擦和油润滑条件下的摩擦磨损性能及磨损机理存在明显差异.在干摩擦条件下,合金中脱落的硬质点及氧化物等磨粒导致较为严重的磨粒磨损,摩擦系数高、磨损率大,主要磨损机理为磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损及疲劳磨损.在油润滑条件下,摩擦系数和磨损率均显著降低,疲劳磨损和氧化磨损受到抑制,主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损.Cu-14Al-4Fe-Mn合金在油润滑条件下的摩擦系数低达0.08,磨损率低达3.7×10-6g/m,是一种优良的耐磨材料.     

等离子喷涂纳米和常规喂料WC—Co涂层在干摩擦和水环境中的摩擦磨损性能研究

采用大气等离子喷涂法分别以纳米和常规喂料制备出2种WC—Co涂层，在SRV摩擦磨损试验机上考察了2种涂层在干摩擦和水环境中的摩擦磨损性能．结果表明：在干摩擦和水环境中，纳米WC—Co涂层的摩擦系数和磨损率均小于常规WC—Co涂层；纳米和常规WC—Co涂层的磨损机制差异不大，在干摩擦下其磨损机制主要以粘着磨损、剥落和磨粒磨损为主；在水环境中，WC—Co涂层与Si3N4配副时的摩擦系数和磨损量较与不锈钢球配副时高，2种摩擦副的磨损机理有所不同，前者主要以剥落和疲劳磨损为主，后者主要以粘着磨损为主，伴有轻微的磨粒磨损．     

时效处理对低溶质Cu—Cr—Zr合金力学和电滑动磨损性能的影响

在销－盘式摩控擦磨损试验机上进行了Cu-Zr-Zr合金的电滑动摩擦磨损试验,考察了时效处理对其力学和电磨损性能的影响,并采用扫描电子显微镜对其磨损表面进行观察分析,结果表明：Cu-Cr-Zr合金的损随时效温度的升高逐渐降低,在500℃时达到最低值;随着时效温度的进一步升高,磨损率又开始增大,在电流作用下,合金的磨损机制主要有粘着磨损、磨粒磨损与电侵蚀磨损,在相同的摩擦磨损试验条件下,Cu-Cr-Zr合金的耐磨损性能明显优于Cu-Ag合金。     

ZCuPb20Sn5合金耐磨性能研究

ZCuPb₂₀Sn₅合金作为柱塞泵转子内衬材料，因其含铅量高，而具有良好的减摩耐磨性能，可避免转子在工作中的磨损失效问题. 选用销盘式摩擦磨损试验机，以ZCuPb₂₀Sn₅和45钢为摩擦副，研究了不同PV值和油润滑条件下，ZCuPb₂₀Sn₅合金的摩擦磨损性能. 结果表明:随着PV值的增加，ZCuPb₂₀Sn₅合金的摩擦系数先增加后减小，而磨损率呈增加趋势. 在载荷50 N和线速度2.410 m/s条件下，摩擦系数和磨损率最低，摩擦系数最低能达到0.010，平均摩擦系数达到1个最低峰值点0.063；在载荷250 N、线速度3.610 m/s以及PV值为126 MPa·m/s的条件下，摩擦系数达到另一低峰值0.070，磨损率为2.972×10?7 mm3/(N·m). PV值最大时，摩擦系数和磨损率最大. 载荷小于150 N时，在油润滑的作用下，主要磨损机制为轻微黏着磨损；载荷大于150 N时，在铅和油的协同作用下，以黏着磨损为主，少量磨粒磨损；当载荷大于250 N时，摩擦系数与磨损率均偏高，以磨粒磨损为主，局部有少量氧化磨损.      

铁基大块非晶合金的摩擦磨损性能研究

采用电弧熔炼、铜模吸铸法制备Fe基大块非晶合金,利用球-盘式摩擦磨损试验机进行干摩擦磨损试验,研究了铸态Fe基大块非晶合金的摩擦磨损行为及热处理对其耐磨性的影响,利用扫描电子显微镜观察合金磨损表面形貌,分析了Fe基大块非晶合金以及相同成分晶态合金的磨损机理.结果表明:在本试验条件下,铸态Fe基大块非晶合金的耐磨性高于相同成分的晶态合金,热处理可以有效提高铸态Fe基大块非晶合金的耐磨性,在保持完全非晶状态的前提下,退火态非晶合金的磨损率较铸态非晶合金减小约40%;材料的结构和性能对合金的摩擦系数影响不大,当进入稳定阶段后Fe基大块非晶合金的摩擦系数稳定在0.58左右;不同处理状态的Fe基大块非晶合金和相同成分晶态合金的磨损机制不同,非晶合金的磨损机制以疲劳磨损为主兼有磨粒磨损,相同成分晶态合金的磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损共同作用的结果.     

齿科二硅酸锂玻璃陶瓷的滑动磨损行为

在人工唾液润滑条件下,利用销—盘磨损试验机研究了齿科二硅酸锂玻璃陶瓷的滑动磨损行为.结果表明:二硅酸锂玻璃陶瓷的磨损过程呈现显著的跑合磨损期,且跑合期的磨损率远大于稳定磨损期的磨损率;减小原始表面粗糙度可缩短跑合期,降低跑合期的磨损率.在二硅酸锂玻璃陶瓷的显微组织中,虽然二硅酸锂晶体相比玻璃基体具有更高的硬度,但在跑合磨损期却更容易发生剥落磨损,造成跑合期磨损表面粗糙度的显著变化,这种现象可能与二硅酸锂晶体具有较低的弹性断裂应变能力(H/E比值)有关.     

Mg—PSZ陶瓷在不同环境温下的摩擦磨损行为与机制研究

研究了氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷（Ｍｇ－ＰＳＺ）在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制。结果表明：室温时,Ｍｇ－ＰＳＺ陶瓷的磨损机制主要是微观犁削和微观断裂,温度为２００℃时陶瓷磨损表面形成的针（轴）状磨损呈现“滚动轴承”效应,表现出最低的摩擦系数和磨损率;随着温度的进一步升高磨损率增大;４００℃以上可使偶件的磨损率急剧上升,其磨损机制则转变为脆性断裂和晶粒剥落。     

喷射成形Zn52Al40Cu2Si6微观形貌及耐磨性能

采用喷射成形工艺制备高铝锌基合金,利用扫描电镜?金相显微镜?透射电镜及X-射线衍射等表征了合金的磨损形貌和内部组织,采用M2000摩擦试验机考察了高铝锌基合金的摩擦磨损性能.结果表明,沉积坯大部分为粗化均细的共析片层状组织,呈不均匀微观分布态,而不是通常认为的树枝晶结构.沉积过程中形成较多无规则?不均匀分布的孔洞,致密度只有60%左右;由于时效后期的四相反应α+ε→Τ′+η,合金的硬度热处理后下降.试验中,硅颗粒在合金基体中始终呈均匀分布.通过M2000摩擦试验机测试合金的摩擦磨损性能.Zn52Al40Cu2Si6合金在2000N载荷,200r/min试验条件下呈最佳耐磨性能.合金的摩擦系数随着载荷的增加而减小.     

Bi对A390过共晶高硅铝合金摩擦磨损特性的影响

采用自行改制的MM-200型摩擦磨损试验机研究了Bi对A390过共晶高硅铝合金摩擦磨损性能的影响规律.结果表明,由于Bi的熔点只有270 ℃,在摩擦过程中容易熔化渗出,并在磨损表面形成铋润滑膜而起到自润滑作用,从而降低合金的摩擦系数,改善其摩擦性能的稳定性,使合金的磨损量及摩擦表面温度降低.当Bi含量为2%～3%时,合金的减摩耐磨性能最佳,其摩擦系数为0.386,磨损量为22.5 mg.     

Ti3SiC2、不锈钢和NiCr合金在人工海水中的摩擦学性能

在SRV-1型摩擦磨损试验机上考察了Ti3SiC2、NiCr合金和不锈钢在干摩擦、蒸馏水和人工海水中的摩擦磨损性能,并用扫描电镜(SEM-EDS)及光电子能谱(XPS)对磨痕形貌及成分进行分析.结果表明:Ti3SiC2/Al2O3摩擦副的摩擦系数对摩擦条件变化不敏感,在液体介质中磨损稍有降低.3种摩擦条件下存在机械磨损和摩擦氧化磨损竞争,但机械磨损始终为主要磨损机制,因此摩擦和磨损较大.不锈钢/Al2O3和NiCr合金/Al2O3两摩擦副对摩擦条件变化较敏感,摩擦系数和磨损率在于摩擦、蒸馏水和海水中依次降低,其中NiCr合金降低幅度最大.干摩擦条件下两者以机械磨损为主要磨损机制,表现为黏着磨损和材料转移;蒸馏水中机械磨损和摩擦氧化磨损并存;海水中以腐蚀磨损为主导,腐蚀产物FeCl2、CrCl3或CrO22-或CrO2-等具有减摩抗磨作用.     

低温老化对3Y-TZP陶瓷摩擦磨损性能的影响

将3Y-TZP陶瓷置于常压、100℃沸水下低温老化处理0～100h,在120N载荷、0.42m/s滑行速度和蒸馏水润滑条件下对老化处理后的陶瓷进行摩擦磨损试验.结果表明:随着老化时间的延长,3Y-TZP陶瓷的硬度和抗弯强度呈下降趋势,摩擦系数经历了1个先降后升的阶段,磨损率随老化时间的延长而逐渐增大.未经老化时,3Y-TZP陶瓷的主要磨损机理为犁沟和塑性变形;50h老化后陶瓷磨损表面主要为塑性变形和微断裂;经过75h老化处理后,陶瓷的磨损率已上升到严重磨损阶段,磨损机理发生了转变;老化进行100h后,3Y-TZP陶瓷的主要磨损机理为断裂磨损.     

钛合金表面自润滑复合耐磨结构的制备及其摩擦性能研究

本文中采用激光微加工法在TC4钛合金表面制备了不同形貌与分布密度的微观织构,将表面织构、热氧化膜与PTFE润滑薄膜相复合制备了自润滑复合耐磨结构,同时考察了滑动条件下织构形貌及织构密度对这一复合结构摩擦磨损性能的影响. 结果表明:与未织构面的润滑薄膜相比,织构面薄膜的结合力明显增大,表面织构与润滑薄膜的结合显著增强了材料的减摩抗磨性能. 在最优的织构密度下,含有薄膜的织构化钛合金表面的磨损率可降低至1.5×10?6 mm3/(N·m),较未织构面润滑薄膜的磨损率降低了99.3%. 而将经热氧化的织构表面与润滑薄膜的结合则进一步提升了材料的耐磨性,热氧化织构面润滑薄膜的磨损率最低可达8.0×10?7 mm3/(N·m),与未热氧化的织构面润滑薄膜相比,磨损率降低了46.1%. 在相同的织构间距条件下,线型热氧化织构面显示出低而稳定的摩擦系数与极低的磨损量,这主要得益于高密度微织构对润滑介质的有效补充以及高硬度热氧化膜的耐磨性起到了协同减摩抗磨的作用.      

TA2合金激光熔覆自润滑复合涂层组织与摩擦学性能

以三种不同质量分数配比为40%Ti–19.5%Ti C–40.5%WS_2、40%Ti–25.2%Ti C–34.8%WS_2、40%Ti–29.4%Ti C–30.6%WS_2的复合粉末为预置原料,采用激光熔覆技术在钛合金TA2表面原位合成自润滑耐磨复合涂层.系统地分析了涂层的物相、组织、显微硬度及其摩擦学性能与机理.结果表明:三种涂层的显微硬度分别为HV_(0.5)927.1、HV_(0.5)1007.5和HV_(0.5)1052.3,相对于基体(HV_(0.5)180)有极大的提高;三种涂层的摩擦系数和磨损率分别为0.41和30.98×10~(–5) mm~3/(N·m);0.30和18.92×10~(–5) mm~3/(N·m)以及0.34和15.98×10~(–5) mm~3/(N·m).WS_2质量分数为34.8%和30.6%的预置粉末制备的涂层表现出较好的耐磨减摩性能,其磨损机理为轻微的塑性变形和黏着磨损.     

热处理对Al-Si-Cu合金力学性能、显微组织与磨损性能的影响

研究了不同热处理条件下Al-Si-Cu合金的力学性能、显微组织及磨损性能.结果表明:与铸态合金相比,T6态合金的晶粒最为细小,Si、Al2Cu和Al Fe Mn Si第二相尺寸变小、变圆整且分布均匀,其力学性能和耐磨性能最好.当载荷小于500 N时,T6态和铸淬态合金的耐磨性能相当,二者表现为磨粒磨损;载荷为500~1 000 N时,Si相受水平方向塑性流变应力作用均匀分布在磨面表面,改善了润滑效果使摩擦系数降低,虽然开始向黏着磨损机制转变,但合金仍保持了较好的耐磨性能;载荷大于1 000 N时,Si相和Al2Cu相周围出现了微裂纹和严重的撕裂状的塑性变形,摩擦系数增大,逐步向剥层磨损转变,合金耐磨性能显著下降.     

网纹型表面微结构对Ti-6Al-4V水润滑摩擦学特性的影响

研究了Ti-6Al-4V合金表面网纹型微结构与Si3N4小球对摩时的水润滑摩擦学性能.利用电火花加工技术在Ti-6Al-4V合金表面加工出不同尺寸的网纹结构,运用正交试验设计方法分析了网纹宽度、深度、间宽比和网纹角度对Ti-6Al-4V合金水润滑摩擦学性能的影响.结果表明:具有合适几何参数的网纹结构能够降低摩擦副在水润滑条件下的摩擦系数和磨损量.当网纹角度在45°时,摩擦副的摩擦系数和磨损量能同时降低.网纹宽度对稳态摩擦系数的影响最大,而网纹深度和夹角对摩擦副材料的磨损影响最大.     

反应烧结Ti3SiC2材料的载流摩擦磨损性能

采用HST-100型摩擦磨损试验机,研究了载流条件下法向载荷和电流对Ti3SiC2材料摩擦磨损性能的影响,同时借助JSM-6700F型扫描电子显微镜研究了Ti3SiC2材料的磨损机理.结果表明:当电流为0 A时,Ti3SiC2材料磨损主要以机械磨损为主,随着载荷的增加,摩擦系数逐渐减小,在120 N时达到最小值0.32.在载流条件下,Ti3SiC2材料磨损主要以电弧烧蚀和机械磨损为主,随法向载荷的增加摩擦率逐渐减小,在120 N时磨损率接近于非载流条件下单纯的机械磨损量2.2×10-6mm3/(N.m).在高载荷和不同电流条件下,Ti3SiC2材料均表现出良好的载流摩擦磨损性能.     

偏压对CrN涂层结构与海水环境摩擦学行为的影响

利用多弧离子镀技术在M2高速钢和p(100)单晶硅片上用不同偏压条件分别制备了4种CrN涂层,考察了涂层的显微结构、力学性能、海水环境中的电化学特性与摩擦学行为,分析了涂层的裂纹形貌与断裂机制.结果显示:交替偏压下制备的多层CrN涂层内部结构致密且硬度与择优取向梯度变化,具有高的膜基结合力(Lc大于150 N),较小的平均晶粒尺寸(70 nm),较高的自腐蚀电位(-0.234 V)和较低的自腐蚀电流(3.052×10-8A).在海水环境中与直径为3 mm的YG-6(94%WC+6%Co)硬质合金球配副,Hertzian接触应力达到3.47 GPa时,平均摩擦系数低于0.15,磨损率低于1.26×10-15m3/(Nm),磨痕内没有明显的涂层崩裂失效,耐磨损性能明显优于其余3种CrN涂层.     

CrN和CrAlN涂层海水环境摩擦学性能研究

采用多弧离子镀在316L不锈钢上沉积CrN和CrAlN涂层.采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描型电子显微镜(SEM)表征涂层的成分和结构,并用纳米压痕和划痕仪测试其硬度和结合力.采用UMT-3往复式摩擦磨损试验机对涂层在海水环境中的摩擦磨损性能进行测试.结果表明:CrN和CrAlN涂层在海水中摩擦系数相差不大,而316L摩擦系数明显大于涂层,且摩擦系数震荡剧烈,表明316L在海水中润滑性较差.涂层在海水中磨损率远小于316L,且CrAlN涂层比CrN涂层在海水环境中具有更优的耐磨性.CrN涂层的磨痕表面出现大量剥落坑,这是由于CrN涂层表面的大颗粒剥落形成的.而CrAlN涂层致密的结构、较为优越的耐蚀性以及摩擦时产生的具有自润滑效果的Al2O3保护层,使其在硬度值较低的情况下仍具有优异的耐磨性.因此海水环境中摩擦性能需综合考虑材料的机械性能、结构、耐蚀性以及耐磨性.