金属材料的激光表面改性及其在摩擦学中的应用

作者对激光表面处理的各种方法和现有技术水平进行了综述介绍,并就其在改善金属材料表面摩擦磨损性能方面的研究和应用,以及今后的发展都作了简要的分析和讨论。激光相变硬化能使处理的工件形成具有表面压应力的硬质马氏体表面,因而可以降低表面的磨损速率。在金属工件上通过激光包覆高抗磨、抗热、抗腐蚀和抗疲劳的高硬质合金甚至致密陶瓷,在严格控制工件材料对包覆合金稀释的情况下,可使底材获得高的摩擦学性能。激光合金化通过选择合金元素和基底材料能有选择地改进低成本工件的表面,使其具有优异的物理、化学和机械性能。激光上釉是通过细化铸造组织、减少偏析及形成高度过饱和固溶体等亚稳定相乃至非晶态而提高了材料的耐磨性、抗氧化性和抗腐蚀性能。激光冲击硬化是通过在材料表层内形成冲击波而引起“损伤”来改变表层的组织和性能。     

45~#碳钢激光相变硬化层磨损特性的研究

本文在相同条件下对激光相变硬化处理、淬火-回火及未经处理的45~#碳钢的磨损特性进行了对比试验研究。结果表明,激光相变硬化处理明显地提高了材料表面的抗粘着和抗擦伤能力,因而可以使其在一定负荷和往复速度下的耐磨性能提高一个数量级。往复速度(频率)、负荷对激光相变硬化层和淬火-回火试样之磨损率的影响不同:淬火-回火试样的磨损率随着负荷的增大而迅速增大,但相变硬化层在负荷低于294N时的磨损率增加十分缓慢,只有当负荷超过294N之后才迅速增大;淬火-回火试样的磨损率是随往复频率的增大而迅速降低,而相变硬化层的磨损率随着往复频率的增大却是先上升而后下降,但其量值的变化较小,当往复频率高于每分钟500次时,二者的磨损率基本相同。     

45~#碳钢表面激光铬镍合金化及其耐磨性的研究

作者利用1.1kW CO_2激光器对45~#碳钢表面进行了激光铬镍合金化处理。通过对合金层的成分和相组织分析,以及对合金层和基体的硬度与耐磨性的研究认为,激光铬镍合金化层的组织是胞状枝晶,其相组成为马氏体加残余奥氏体。测试结果表明,合金层的显微硬度是45~#碳钢基体的2～3倍,耐磨性也明显地比基体材料的好。     

45~#碳钢微动磨损时表面层的微结构特征

研究了45~#碳钢在空气中于室温下微动磨损时表面层的微结构特征,通过光学显微镜和扫描电子显微镜对微动磨损表面及其横断面和磨屑的观察发现,15~#碳钢微动磨损时表面层系由三个特征区组成。讨论了片状氧化物磨屑形成的机理。     

二硫化钼表面氧化行为的研究（Ⅱ）─—二硫化钼摩擦表面氧化与电子转移的研究

利用电子自旋共振谱和Ｘ射线光电子能谱研究了二硫化钼ＭｏＳ＿２摩擦表面的氧化和电子转移，发现ＭｏＳ＿２在摩擦过程中是以Ｍｏ￣（４＋）经由Ｍｏ￣（５＋）过渡态继而与氧作用生成稳定的Ｍｏ￣（６＋），并且是以ＭｏＯ＿３的形式存在，证明ＭｏＳ＿２的摩擦表面除有一般认为的Ｍｏ￣（４＋）和Ｍｏ￣（６＋）这两种化学状态以外，还有Ｍｏ￣（５＋）自由基离子这种从未发现的的中间态。Ｍｏ￣（５＋）是４ｄ￣１电子构型，其在室温下于空气或氧气中是稳定的，然而在摩擦环境或添加剂的作用下，Ｍｏ￣（５＋）所含不成对电子很容易发生转移而生成Ｍｏ￣（６＋），这种研究结果更加深入地揭示了ＭｏＳ＿２摩擦表面氧化过程的复杂性，因此，应当从摩擦化学角度重新认识ＭｏＳ＿２摩擦氧化产物及其形成机制，这于研究摩擦环境和添加剂对润滑剂的抗氧化协同效应具有重要意义。     

工艺参数对PECVD TiN镀层性能的影响

本文考察了工艺参数对等离子体增强化学气相沉积(PECVD)TiN镀层性能的影响,并且研究了镀层的摩擦学性能与其物理机械性能及结晶学特征之间的关系。结果表明,当N/H比为1、Ti/N比为21、沉积温度为400℃和离化电压为1500V时,镀层具有较好的机械性能及耐磨性能。X—射线衍射分析表明,在本试验条件下所获镀层均为(200)面择优取向。作者指出,要制取理想的TiN镀层,离化电压应不低于1500V,沉积温度必须高于300℃。     

硬度对碳钢微动磨损行为和磨屑组分的影响

人们已经研究过诸多因素对金属和合金微动磨损行为的影响，但对试样硬度与磨屑组分、微动磨损表面形貌及压实氧化物层的形成之间的关系却还很少有人研究。因此，利用ＳＤＶ微动磨损试验机在室温下于大气中就硬度对４５＾＃钢微动磨损行为和磨屑组分的影响进行了考察。     

化学镀Ni-P-PTFE镀层的摩擦学性能研究

本文以CuSO_4作为镀液稳定剂、氟碳表面活性剂作为分散剂制备了Ni-P-PTFE复合镀层,并且考察了热处理温度对镀层的摩擦磨损行为、硬度、相组成和微结构的影响。结果表明,200℃热处理对镀层的硬度、微结构及耐磨性都没有明显的影响,300—400℃热处理之镀层的硬度和耐磨性均明显提高,当热处理温度为360℃时,镀层产生明显的晶化,400℃热处理的镀层具有最高硬度、最低摩擦系数和最佳耐磨性。     

润滑条件下钢表面氧化膜结构的SAM研究

作者在球-盘式摩擦磨损试验机上采用阶梯式加载和20~#机油滴注式润滑进行了GCr15钢球对45~#钢盘的摩擦磨损试验。通过摩擦系数的变化记录了在不同滑动速度下摩擦磨损状态发生转化时的临界载荷,从而获得了反映摩擦副摩擦学特性的P-V图,并用扫描俄歇微探针仪(SAM)研究了该摩擦副处于不同状态时表面氧化膜的结构,提出了钢表面氧化膜的结构层次模型,论证了钢的摩擦磨损特性与氧化膜结构之间的关系。     

高温高真空滚动轴承自润滑保持架材料的研究

作者报导了一种银-二硫化钼-石墨三元体系的自润滑复合材料。文中介绍了速度、负荷与温度对该材料摩擦磨损性能的影响。试验结果证明:利用该材料制作滚动轴承保持架,可实现高温高真空滚动轴承的自润滑。轴承寿命可达600小时以上。