铝合金等离子体淹没氮离子注入层的摩擦学性能研究

用等离子体淹没离子注入技术对ＬＹ１２和ＬＤ１０铝合金表面进行氮离子注入。用俄歇电子能谱分析离子注入层中氮的浓度分布，在此基础上进行了摩擦磨损试验。用扫描电观察和分析磨损表面特征。研究表明：氮离子注入铝合金形成细小，弥散的硬质ＡｌＮ析出相，铝合金表层的显微硬度增加，摩擦系数降低；耐磨性随着注入剂量和电压的增加而提高。磨损机制主要为粘着磨损，随离子注入剂量的增加，粘着磨损趋行减轻。     

铬离子注入改善纯铁摩擦学特性的研究

为了探讨离子注入改善金属和合金材料减摩抗磨性能的作用机理，对３种剂量的Ｃｒ离子注入纯铁改性层的元素深度分布和显微硬度进行了考察，并对离子注入和未经离子注入试样在无润滑下的摩擦学性能作了对比试验研究．结果表明：在给定的试验条件下，Ｃｒ离子剂量为１×１０１７ｉｏｎｓ／ｃｍ２注入的表面改性效果最好，可使纯铁的显微硬度由未注入时的２．４ＧＰａ提高到３．０ＧＰａ；在相对湿度为８８％的大气环境中，注入试样的摩擦系数比未经注入试样的约低５０％，耐磨性比后者的高２～３倍．Ｘ射线光电子能谱等分析发现，Ｃｒ离子注入能促进纯铁表面形成氧化物膜．在相对湿度为５０％时，氧化物膜主要由Ｆｅ２Ｏ３组成；在相对湿度为８８％时，这种膜主要由Ｆｅ２Ｏ４组成．因此，Ｃｒ离子注入试样在高湿度下的减摩抗磨性能更好     

剂量对润滑条件下氮离子注入316L不锈钢摩擦学行为的影响

氮化钢零件在工业上获得了广泛应用,但表面N含量对其在润滑条件下摩擦学行为的影响规律及其机理认识不够清楚. 通过改变剂量调控316L不锈钢氮离子注入试样表面N含量,研究了剂量对其在润滑条件下摩擦磨损性能的影响规律及其机理,结果对润滑条件下氮化钢零件应用具有重要意义. 研究结果发现:剂量从0增加到2×1017 N+/cm2时,边界润滑条件下注入试样的摩擦系数和磨损率以及对摩球磨损率明显降低,且在二烷基二硫代磷酸锌润滑条件下氮离子注入对摩擦磨损性能的改善更为显著;其作用机理为试样表面较高的N含量使二烷基二硫代磷酸锌在摩擦过程中生成链长更短、硬度更高的玻璃态磷酸盐聚合物. 但进一步增大剂量对注入试样的摩擦磨损性能影响不大.      

氮离子注入GCr15轴承钢改性的时效机理及摩擦学性能探讨

对１２年前经离子注入处理后的ＧＣｒ１５轴承钢表面耐磨性能的时间效应进行了探讨。发现离子注入材料的改性效果存在时间效应性。利用ＡＥＳ和Ｘ射线衍射分析发现，掺杂原子及材料表面吸附的氧原子的多元迁移和硬质相的生成是造成离子注入材料改性时效的原因。     

纯钛与Ti6Al7Nb合金氮离子注入层在小牛血清溶液中的扭动微动磨损试验研究

文中主要研究了纯钛、Ti6A17Nb基体以及经过氮离子注入后的改性层的扭动微动磨损行为.氮离子注入采用高能离子注入机及增强沉积系统,加速电压为50 kV,注入剂量分别为1×l017、5×1017和9×1017cm-2.采用球/平面接触模式,对纯钛和Ti6Al7Nb合金/(Zr2O球(直径为25.2 mm),接触副在小牛血清介质条件下进行了纯钛和Ti6Al7Nb合金及其改性层的了扭动微动磨损试验.借助X衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、三维形貌仪(3D)和扫描电镜(SEM)分析了两种材料及其改性层的化学成分、微动磨损磨痕形貌和微观组织结构,探讨了纯钛和Ti6Al7Nb合金基材和改性层的扭动微动运行行为和损伤机制.研究结果表明:用氮离子注入方法处理钛及其合金,生成的氮化物层能够改善材料表面的综合性能,提高其扭动微动磨损的耐磨性.纯钛和Ti6Al7Nb基体的磨损现象为氧化和剥落,其离子注入层的磨损现象为犁沟.     

激光表面处理对球墨铸铁冲蚀性能的影响

研究了激光表面熔化处理的球墨铸铁试样在石英浆料中的冲刷腐蚀特性 .结果表明 ,经过激光表面处理的球墨铸铁与原球墨铸铁相比具有很高的硬度和较好的耐冲蚀磨损性能 ,当冲刷角度为 0°、冲刷速度在 0 .5 8～ 4.47m/ s范围内时 ,激光处理试样的耐磨性是球墨铸铁试样的 3倍以上 ;冲刷角度对激光处理球墨铸铁的冲蚀磨损性能有很大的影响 ,激光试样的磨损质量损失随着冲刷角度的增大而增加 ,当冲刷角度为 45°时 ,激光试样与球墨铸铁试样的单位磨损质量损失已很接近 ;在 p H值处于 4～ 7的范围内 ,激光处理试样的耐腐蚀磨损性能为球墨铸铁的 2～ 3倍     

利用铝＋氮或钛＋氮离子束辅助沉积改善纯铁摩擦学性能的研究

离子束辅助沉积是近几年发展起来的一种将离子注入与薄膜沉积融为一体的材料表面改性新技术。利用Ａｌ＋Ｎ＋或Ｔｉ＋Ｎ＋离子束辅助沉积对工业纯铁进行了表面改性处理，并且就其摩擦学性能与未经表面改性处理之纯铁试样的作了对比试验研究，同时还利用俄歇电子能谱仪、掠角Ｘ射线衍射仪和扫描电子显微镜等分析测试手段对离子束改性层的成分深度分布和微观组织结构，以及磨痕的表面形貌和元素面分布进行了分析。结果表明，Ａｌ＋Ｎ＋或Ｔｉ＋Ｎ＋离子束辅助沉积可以在纯铁表面形成Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ３Ａｌ或Ｆｅ２Ｎ、Ｆｅ２Ｔｉ等强化相，因而使材料的表层显微硬度分别提高了２１．５％和５８．４％，稳态摩擦下的摩擦系数分别降低约８０％和８３％，平均磨损量分别降低约７１％和８６％；磨损形式主要由纯铁严重的粘着磨损转化为轻微的氧化磨损。     

纳米二氧化硅的表面处理对纳米二氧化硅改性氰酸酯树脂摩擦学性能的影响

采用模塑成型法制备氰酸酯树脂(CE)/纳米二氧化硅(nano-SiO2)复合材料,通过磨损率和摩擦系数测试、扫描电子显微镜(SEM)表征,分别考察了nano-SiO2及其经两种偶联剂KH-560和SEA-171表面处理后对CE摩擦学性能的影响.测试结果表明,经偶联剂表面处理后的nano-SiO2能够更加有效地改善CE的摩擦磨损性能,两种偶联剂相比,SEA-171的改性效果较好.SEM分析表明,不同性质的nano-SiO2形成的复合材料,其磨损方式主要表现为磨粒磨损,黏着磨损则随着nano-SiO2未表面处理、KH-560和SEA-171分别表面处理的顺序依此减轻.     

激光离散处理车轮钢-钢轨钢摩擦副的摩擦学性能研究

将激光离散处理前后的车轮试样分别与钢轨试样匹配,利用滚动接触摩擦磨损试验机测试各摩擦副的摩擦系数和磨损率,研究激光离散处理对轮轨摩擦副滚动接触摩擦磨损性能的影响.结果表明:车轮试样经过激光离散处理后,其抗磨损性能大幅增加,对应的轮轨试样摩擦副的摩擦系数小幅增加,其对摩钢轨试样的磨损加剧.未处理车轮试样主要发生剥层磨损并伴随轻微的疲劳磨损;处理后的车轮试样主要发生疲劳磨损并伴随轻微的剥层磨损.这是由于激光离散处理提高了车轮试样表层材料的抗塑性变形能力,从而抑制了材料的剥层磨损.各钢轨试样均发生剥层磨损,但是车轮试样经激光离散处理后,对应钢轨试样的剥层磨损加剧.     

生物油对发动机缸套摩擦学性能的影响

以生物油为研究对象,利用乳化技术对生物油进行提质改性,在发动机缸套-活塞环摩擦磨损试验机上考察了提质前后生物油的摩擦学性能.利用表面轮廓仪,扫描电镜与X-射线光电子能谱仪表征了发动机缸套摩擦表面的微观形貌及化学元素状态,探讨了相关的摩擦磨损机理.结果表明:小球藻生物油比稻壳生物油对缸套-活塞环具有更好的减摩抗磨性能;通过乳化提质方法,可以快速提升生物油的性能;生物油的减摩润滑作用归因于油品中的有机物在缸套表面吸附、摩擦挤压及摩擦沉积形成润滑油膜,局部摩擦熔融形成的"微滚珠",以及在摩擦表面生成的Fe₂O₃及FeOOH氧化膜.此外,小球藻生物油能在摩擦副表面形成含N有机保护膜,这是其具有更好摩擦学性能的重要原因.     

YL12铝合金铁离子注入层的摩擦学特性研究

对 YL12铝合金进行了铁离子注入 ,用俄歇电子能谱 (AES)分析了注入层剖面元素分布 ,同时考察了注入层的表面显微硬度、脆性和在干摩擦条件下的摩擦磨损特性 .采用扫描电子显微镜 (SEM)对磨痕表面形貌进行了观察分析 .研究结果表明 :铁离子在注入层中沿剖面呈高斯分布 ;注入层表面显微硬度有所增加 ,摩擦系数显著降低 ;当注入剂量为 7× 10 1 6 Fe / cm2 时 ,注入试样的耐磨性为未注入试样的 3 80 0倍 ;随着铁离子注入剂量的增大试样的表面脆性增加 ,耐磨性降低 ;注入前材料的磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主 ,注入后磨损机制则以氧化磨损为主     

离子注入聚酰亚胺的摩擦磨损性能研究

用Ｎ＋和Ｆｅ＋分别对芳香聚酰亚胺薄膜进行了离子注入处理，考察了注入前后聚酰亚胺与５２１００钢对摩时的摩擦磨损性能．结果表明，这２种离子注入都可以降低聚酰亚胺与钢对摩时的摩擦系数和磨损，而且高剂量（１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２量级）离子注入的效果比低剂量（１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２量级）离子注入的好，尤以３×１０１６ｉｏｎｓ／ｃｍ２的Ｆｅ＋注入改性作用更好     

环氧树脂表面金属离子注入改性层的摩擦学性能研究

以 3种剂量 (2× 10 1 5 ions/cm2 、1× 10 1 6 ions/cm2 及 1× 10 1 7ions/cm2 )分别对环氧树脂进行 Al、Ti和 Fe离子注入处理 ,采用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了注入改性层的摩擦学性能 ,采用傅立叶变换红外光谱仪分析离子注入前后环氧树脂表面基团及其键合方式 .结果表明 :3种金属离子注入处理后环氧树脂的耐磨性均显著提高 ,摩擦系数降低 ;其中 Al离子注入处理的摩擦学改性效果最好 ;对应于环氧树脂最小磨损体积损失的不同金属离子的注入剂量亦不同 .红外光谱分析结果表明 :经 Al离子注入后 ,环氧树脂表面保持微量的吸附水 ;同时其表面发生了脱氢及氧化等作用 ,形成了新的化学基团 ,且其立体网状交联程度提高 ,这使得离子注入处理后环氧树脂的减摩耐磨性能得以明显改善 .     

Co+C离子注入层的摩擦磨损行为研究

采用金属蒸气真空弧放电离子源在奥氏体不锈钢上进行Co C离子的双注入与同时注入,研究了Co C双注入层和同时注入层元素的成分深度分布及其摩擦磨损行为.结果表明:双注入和同时注入方式均能够在不锈钢表面产生1个Co与C共存区域,注入离子浓度范围宽化,强化范围增加;双注入和同时注入均能够提高不锈钢的表面硬度,降低其表面的摩擦系数,提高其耐磨性;采用大剂量同时注入方式改善摩擦磨损性能的效果优于双注入方式.     

铝合金表面等离子体基离子注入碳层的摩擦学性能

在LY12铝合金氮等离子体基离子注入的基础上，制备了3种含不同中间层的碳改性层，用X射线光电子能谱仪分析了改性层的成分分布，考察了中间层对改性层同钢球对摩时的摩擦学性能的影响．结果表明：所制备的碳层改性层表层为平整、光滑、致密的类金刚石碳膜，在界面上注入的碳与中间层反应生成连接化合物，从而使得其表面硬度及摩擦学性能大幅度提高；中间层使改性层结构、厚度及表面形貌发生变化，进而对其表面硬度及摩擦学性能产生影响，其中以注钛后注氮钛中间层所对应的改性层摩擦学性能最佳；但随载荷增加，改性层加速减薄，摩擦学性能降低．     

几种钢表面离子渗硫层在油润滑条件下的摩擦磨损性能研究

采用低温离子渗硫技术处理高速钢、模具钢和45#钢3种材料,使其表面形成以FeS为主、厚约10μm、由纳米级球状颗粒组成的固体润滑渗硫层,并采用QP-100型摩擦磨损试验机考察了这3种钢表面渗硫层在油润滑条件下的摩擦学性能,用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析了渗硫层截面、磨损表面形貌及相结构,利用X射线光电子能谱仪分析了磨痕表面边界润滑膜的化学状态.结果表明,3种钢渗硫后的摩擦学性能均明显改善,不同种类的钢表面渗硫层的摩擦学性能差异主要取决于基体硬度、组织结构及耐蚀性.