轻质高锰钢微观组织及耐磨性能研究

对ZGMn13Cr2钢和Fe-13Mn-xAl-C(x=3、5)系轻质高锰钢在0.5、1.0、2.0和4.0 J冲击功下的磨损性能进行了研究分析,并借助光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对钢的微观组织和冲击磨损表面形貌进行了观察分析.结果表明:在0.5 J冲击功下,轻质高锰钢的耐磨性最好,相较于ZGMn13Cr2钢,Fe-13Mn-3Al-C钢的耐磨性提高4.39倍,Fe-13Mn-5Al-C钢的耐磨性提高3.83倍;在低应力(0.5 J)状态下ZGMn13Cr2钢和Fe-13Mn-xAl-C(x=3、5)系轻质高锰钢主要以显微切削为主;在高应力(4.0 J)状态下,磨损机制主要以疲劳剥落为主.     

海水环境下TC4钛合金腐蚀磨损性能的研究

本文研究了TC4钛合金和氧化铝陶瓷摩擦副在模拟海水下的腐蚀磨损行为.采用失重法测量磨损体积损失,利用阴极保护和电化学方法测量摩擦过程中腐蚀电流的方法来求得腐蚀磨损之间的交互作用.结果表明:在该试验条件下,TC4钛合金在海水中的腐蚀磨损量明显大于其在阴极保护条件下的磨损量,证明腐蚀与磨损有交互作用的发生.纯磨损量占总腐蚀磨损量的比例为65.9%～89.8%,在腐蚀磨损过程中磨损作用明显大于腐蚀作用.腐蚀磨损交互作用量占总腐蚀磨损量的比例ΔV/V为10.2%～34.1%,腐蚀磨损交互作用同样不可忽视.     

几种钢的腐蚀冲蚀磨损行为与机理研究

在相同试验条件下研究了１６Ｍｎ，２７ＳｉＭｎ和１Ｃｒ１８Ｎｉ９不锈钢在浆体（ｐＨ值在１～１２的范围，固体粒子是粒径２２０～４００μｍ的石英砂）冲蚀作用下的腐蚀冲蚀磨损行为，分析了ｐＨ值和冲击速度等对钢腐蚀冲蚀磨损的影响，以及腐蚀与冲蚀之间的交互作用机理，建立了钢的腐蚀冲蚀磨损率与ｐＨ值及冲击速度之间的三维关系图．研究发现：冲击速度对１Ｃｒ１８Ｎｉ９不锈钢腐蚀冲蚀磨损的影响可用指数关系表示，但对其它２种钢，冲击速度的影响不能用简单的数学关系表示；钢的腐蚀冲蚀磨损率随ｐＨ值降低而增加，ｐＨ值越低和／或钢的耐腐蚀性越差，腐蚀与冲蚀的交互作用越大，钢的腐蚀冲蚀磨损越严重．耐腐蚀性较好的钢（如１Ｃｒ１８Ｎｉ９不锈钢）的腐蚀冲蚀磨损机理主要为冲蚀磨损；耐腐蚀性比较差的钢（如１６Ｍｎ钢）除冲蚀磨损外，腐蚀及其与冲蚀磨损的交互作用也都是重要的磨损机理，特别在ｐＨ值比较低时更是如此     

TC4钛合金在模拟海水中腐蚀?磨损交互行为研究

采用自制摩擦腐蚀装置研究了TC4钛合金在模拟海水中电化学腐蚀与机械磨损间的交互作用,探究了不同电化学状态对TC4钛合金腐蚀磨损行为的影响. 在摩擦腐蚀过程中,TC4钛合金的腐蚀电位发生负偏移,腐蚀电流随着外加电位升高而增大,在零电流电势(OCP)附近TC4钛合金获得最低摩擦系数. TC4钛合金总体积损失随着外加电位的增加而增大,证实了腐蚀磨损交的交互作用随着外加电位的增加而增强;当电位从–0.5 V增大至0.8 V时,腐蚀磨损交互作用导致的材料损失占总材料损失的比例由12%增加至66%,其中腐蚀诱导磨损导致的损失量占比由7%增加至44%. OCP及其以下外加电位条件下,TC4钛合金的磨损机制为磨粒磨损;0 V电位下TC4钛合金磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损;0.8 V电位下TC4钛合金的磨损机制为磨粒磨损和摩擦诱导的腐蚀磨损.      

成分和组织对衬板钢在腐蚀料浆环境下的冲击磨损性能与机理的影响

利用改造后的MLD-10型冲击磨损试验机研究了3种冶金矿山湿磨衬板钢在铁矿石酸性矿浆中的冲击腐蚀磨损行为;采用扫描电子显微镜观察了试样磨损表面形貌,用光学显微镜分析了垂直于试样磨损表面的亚表层金相组织.结果表明:低碳高合金钢的耐冲击腐蚀磨损性能优于高锰钢及中碳合金钢;低碳高合金钢的冲击腐蚀磨损机制主要为挤出硬化棱剥落、轻微的腐蚀磨损及浅层疲劳剥落,高锰钢的主要冲击腐蚀磨损机制为较深层的累积变形疲劳剥落和严重的腐蚀磨损,而中碳合金钢的主要冲击腐蚀磨损机制为深层脆性剥落和严重的腐蚀磨损.     

K4169合金在人工海水中的腐蚀磨损图

采用恒电位测试方法研究了当载荷范围为5~20 N、电位范围为–0.6~0.3 V时镍基合金K4169/氧化铝陶瓷球摩擦副在人工海水中的腐蚀磨损行为,并根据试验数据获得了K4169合金的腐蚀磨损图(总损失图、磨损机理图和交互作用图).结果表明:K4169合金在室温下的人工海水中有良好的耐腐蚀性能,腐蚀速率为0.004 2 mm/a;磨损量Wc为总损失量T值的87.1%~96.8%,表明腐蚀磨损中K4169合金的损失以机械磨损为主,腐蚀损失量Cw很小.以ΔCw/ΔWc为判据可知:协同作用、加和作用和对抗作用均存在于K4169合金在人工海水的腐蚀磨损中.     

两种金属材料腐蚀磨损的交互作用

金属材料的腐蚀磨损率不是其腐蚀率与磨损率之和，这是由于存在腐蚀与磨损交互作用的缘故．在腐蚀磨损系统中，若忽略温度和压力等环境因素的影响，则材料的腐蚀磨损就是电化学因素与力学因素交互作用的结果．在给定的试验条件下，４５＃钢和２Ｃｒ１３不锈钢在分别含硫酸、盐酸和硝酸的石英砂浆体冲击下的腐蚀磨损率均大于各自的腐蚀率与磨损率之和，证明有交互作用发生，而且交互作用值随腐蚀率或磨损率的增高而增大．在对影响腐蚀磨损交互作用的主要因素进行分析的基础上，建立了反映材料腐蚀磨损交互作用与腐蚀率及磨损率之间数量关系和变化规律的交互作用图．利用这种图可以分析腐蚀磨损中电化学因素和力学因素对腐蚀磨损交互作用的影响，比较不同材料的腐蚀磨损交互作用受这两种因素影响的敏感程度，评价金属材料的腐蚀磨损性能     

沙粒粒径和外电位对黄铜腐蚀磨损的影响

利用自制旋转圆盘式空蚀与冲蚀联合作用试验装置,在质量分数为3.5%的Na Cl溶液中试验研究了沙粒粒径和外电位对黄铜腐蚀磨损行为的影响.结果表明:在相同质量分数下,沙粒粒径对黄铜腐蚀性能的影响较小;但黄铜冲刷腐蚀的主要失重方式受沙粒粒径和外电位影响,沙粒粒径较小时,黄铜的流失形式为磨损腐蚀,沙粒粒径较大时,流失形式随外加电位正移由磨损腐蚀转变为磨损.在黄铜冲刷腐蚀中,腐蚀磨损交互作用是引起黄铜流失的主要原因,且以腐蚀对磨损的促进作用更为显著,同时随沙粒粒径的增加及外电位正移,腐蚀磨损交互作用更加突出;基于腐蚀磨损失重率、沙粒尺寸和外电位的冲腐蚀材料流失图表明:在低电位条件下,沙粒粒径对腐蚀磨损总失重率的影响较小,在高外电位条件下,腐蚀磨损总失重率随沙粒粒径的增加急剧增加.     

等温淬火热处理工艺对Fe-0.5C-2.0Si-2.5Mn钢冲击磨损性能的影响

采用MLD10动载磨粒磨损试验机对成分为Fe-0.5C-2.0Si-2.5Mn的贝氏体/马氏体复相钢进行冲击磨损试验,通过观察磨损率,表层组织演变以及表面磨损形貌的变化过程,重点研究了等温淬火热处理工艺对Fe-0.5C-2.0Si-2.5Mn钢冲击磨损性能的影响,结果表明:经不同热处理后的贝氏体/马氏体复相钢的耐磨性较铸态有明显提高(1.4~2.3倍),随着下贝氏体含量的增加,耐磨性先降低再趋于平稳.当冲击功由1 J增至4 J时,材料磨损性能下降,表面磨损形貌表征塑形破坏加剧;当冲击功为5 J时,组织中出现大量形变马氏体,加工硬化明显,表面磨损形貌较低能冲击下的表面更为平整均匀,磨损性能增强,但出现强烈的脆性断裂倾向.     

碳含量对腐蚀条件下低碳高合金钢冲击磨损性能的影响

在冲击、腐蚀磨损条件下,对不同碳含量的新型衬板用低碳高合金钢的磨损行为进行比较,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察分析合金组织、其亚表层金相组织及冲击腐蚀磨损表面形貌,对合金组织和在腐蚀环境下的冲击磨损机制进行探讨,结果表明：与含碳量为0．16％、0．25％的低碳高合金钢相比,碳含量为0.21％的低碳高合金钢在腐蚀环境下具有最佳的抗冲击磨损性能,其磨损机制以疲劳剥层为主．     

7055铝合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀磨损性能的研究

本文中研究了不同固溶处理后7055铝合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀行为,在3.5%NaCl溶液下进行了静态腐蚀试验及腐蚀磨损试验,并通过扫描电子显微镜对磨痕形貌进行分析. 结果表明:固溶处理后试样的耐腐蚀性能均有不同程度的提高,其中以双级固溶处理试样的耐腐蚀性能最好. 在动极化、开路电位以及阴极保护和阳极加速腐蚀试验中,固溶处理后材料自腐蚀电位正移,腐蚀电流密度减小,耐腐蚀磨损性能提高. 在不同加载电位下,腐蚀电流密度和磨损率随着电位的增加而增大,在?1.2 V时摩擦系数最小. 同时随着电位的升高,腐蚀作用促进了合金的磨损. 在较低电位时,合金的腐蚀磨损机制主要是磨粒磨损;而较高电位下,合金的腐蚀磨损机制主要是黏着磨损和腐蚀磨损.      

极化作用对6082铝合金在3.5%NaCl溶液中微动腐蚀行为的影响

采用高精度多功能微动磨损试验机(MFC-01),结合电化学和摩擦性能测试以及扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析等,研究了极化作用对6082铝合金在3.5%NaCl溶液中微动腐蚀行为的影响. 结果表明:材料在阳极电位极化下,表面更易发生滑动,滑移区扩展,混合区和部分滑移区范围收窄;微动摩擦系数则随极化电位正移逐渐减小、在自腐蚀电位达到最小值、之后回升,阴极电位下摩擦系数大于阳极电位下的数值. 在阴极极化和自腐蚀电位极化下,微动加速了磨损区域的腐蚀,使得腐蚀电流密度增加;而在阳极极化下,微动减弱了磨损区域的腐蚀、腐蚀电流减少. 材料的整体损失速率随着外加电位的正移而增大. 在阴极极化和自腐蚀电位极化下,材料的磨损机制主要表现为剥层机制和磨粒磨损,磨损区域腐蚀产物主要为Al₂O₃;在阳极极化下,以腐蚀磨损和磨粒磨损为主要特征,磨损区域腐蚀产物主要为Al₂O₃、Al(OH)₃和AlCl₃.      

矿用钢丝在腐蚀介质环境下的微动行为研究

钢丝绳中钢丝的锈蚀、磨损或断裂是造成矿井用钢丝绳失效的主要形式。以6×19点接触式提升钢丝绳为研究对象,在自制的微动摩擦磨损试验机上开展钢丝在腐蚀介质环境下的微动磨损试验研究。考察钢丝在模拟矿井淋水腐蚀介质中的微动运行特性,通过磨痕测量微动磨损量,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪对钢丝的微动损伤机理进行分析。结果表明：腐蚀介质影响钢丝的微动运行区域,在干摩擦和中性腐蚀介质下运行于混合区,而在酸性和碱性腐蚀介质下运行于滑移区;腐蚀介质明显降低钢丝的摩擦系数,其中酸性介质下的摩擦系数最小,约为0.36;腐蚀与磨损的交互作用显著加速了材料的流失,酸性腐蚀介质下钢丝的磨痕深度最大;钢丝在干摩擦条件下的损伤机制以材料的塑性变形、粘附涂抹和摩擦氧化为主,而在腐蚀介质环境下的损伤机制转变为磨粒磨损和化学腐蚀。     

外加极化电位对双相不锈钢在硫酸介质中腐蚀磨损行为及摩擦性能的影响

利用专门设计制造的腐蚀磨损试验机，对在不同极化电位下双相不锈钢于硫酸介质中的腐蚀磨损行为和摩擦性能进行了试验研究，并且借助于扫描电子显微镜等对试样的磨损表面作了观察与分析．结果表明：采用适当的阴极保护可以有效地降低双相不锈钢的腐蚀磨损率；在钝化电位下的腐蚀磨损率比在自然电位和阴极保护电位下的都高；外加极化电位在阴极保护电位区或与动态腐蚀电位相当时，摩擦系数比自然电位下的低；钝化区的摩擦系数比自然电位下的高，可见此时钝化膜的减摩性能差；在钝化电位下当载荷高于１１．７Ｎ时，双相不锈钢的表面钝化膜遭受严重破坏     

Zr-4合金在Na2SO4溶液中的微动腐蚀磨损特性

采用微动摩擦磨损试验机进行了Zr-4合金／Al2O3摩擦副在空气、纯水和Na2SO4溶液3种介质中的微动腐蚀磨损试验,采用三坐标表面粗糙度仪测量磨损体积损失,利用脉冲电位评价微动磨损所产生的新生面与磨损表面的关系．结果表明：新生面的面积小于磨痕面积而大于实际接触面积;在Na2SO4溶液中摩擦副的磨损量比窄气和纯水中高10倍,但摩擦系数比空气和纯水中小;纯水中Zr-4合金的磨损量等于电位为-2000mV时Na2SO4溶液中的磨损量;在腐蚀环境中磨损量随电位的增高而增大,Zr-4合金的微动腐蚀磨损机制为电化学作用引起的腐蚀磨损．     

微动频率对钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳行为影响研究

拉扭复合微动腐蚀疲劳是深井提升钢丝绳主要失效形式之一,深井提升钢丝绳振动频率决定钢丝间微动频率,直接影响钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳机理和损伤程度,进而制约深井提升钢丝绳服役安全性. 本文作者通过自制钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳试验机开展了酸性电解质溶液中钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳试验,通过钢丝切向力-位移幅值和扭矩-扭转角滞后回线分析了拉扭复合微动腐蚀疲劳过程中钢丝间接触状态及轴向和扭转方向钢丝耗散能,运用扫描电子显微镜和三维白光干涉表面形貌仪考察了拉扭复合微动腐蚀疲劳过程中钢丝磨痕形貌和磨损深度轮廓特性,采用X射线三维成像系统揭示了钢丝拉扭复合微动腐蚀疲劳裂纹扩展演化规律,通过电化学分析仪分析试验后钢丝Tafel极化曲线和阻抗谱以探究钢丝电化学腐蚀倾向和耐腐蚀性,揭示了微动频率对拉扭复合微动腐蚀疲劳过程中钢丝间接触状态、钢丝耗散能、微动磨损机理、疲劳裂纹扩展演化和疲劳寿命、电化学腐蚀倾向和耐腐蚀性的影响规律. 结果表明:在拉扭复合微动腐蚀疲劳过程中,随着微动频率的增加,钢丝间由完全滑移和部分滑移混合状态变为完全滑移状态,钢丝扭矩-扭转角滞后现象削弱,钢丝切向力-位移幅值和扭矩-扭转角滞后回线对应的耗散能均总体降低,钢丝间摩擦系数和钢丝磨损深度均降低,钢丝磨损机理均为磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损,钢丝最大裂纹深度和裂纹扩展速率均降低,疲劳寿命增加,钢丝电化学腐蚀倾向下降和耐腐蚀性增强.