六种典型表面强化层的摩擦学特性研究

作者从摩擦学角度出发,对PVD TiN等6种典型表面强化层的摩擦学性能进行了系统的试验研究。结果表明,几种表面强化层各有其最佳的应用范围和各自的磨损机理。不同强化层的承载能力不同,失效形式亦各异,配磨材料对其摩擦学特性有明显的影响,最佳强化层的耐磨性不代表配副系统的最佳耐磨性。     

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。     

LY12CZ铝合金表面等离子浸没离子注入氮层的摩擦磨损性能研究

对LY12CZ(2024)铝合金进行了氮等离子体浸没离子注入(PIII)处理,分析比较了不同工艺参数下离子注入前后试样的化学组成、各元素的化学价态及其摩擦磨损性能.结果表明:铝合金表面改性层中形成了弥散强化的氮化铝(AlN)相;与基体相比,铝合金试样在不同条件下处理后的表面显微硬度均有所提高,最大增幅达1.4倍;铝合金的磨损质量损失减少了75%,摩擦系数显著降低,表面综合性能得到了显著改善.     

陶瓷摩擦学研究的发展现状

本文综述了陶瓷摩擦学研究的发展现状,从干摩擦和润滑两个方面总结了氧化物陶瓷(Al_2O_3、ZrO_2)和非氧化物陶瓷(Si_3N_4、SiC)的摩擦磨损性能、磨损机理以及影响摩擦磨损性能的若干因素,并且提出了今后需要重点研究的几个课题。     

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 .     

MOSi2及其复合材料摩擦学性能研究

通过热压烧结制备了MoSi2及3种MoSi2基复合材料，考察了其相组成和结构，测定了其硬度和断裂韧性，评价了其摩擦磨损行为，并探讨了力学性能、摩擦界面特性和偶件材料特性等对MoSi2及其复合材料摩擦学行为的影响．结果表明：MoSi2同GCrl5钢和WC-Co硬质合金配副时表现出较高的摩擦系数，其磨损强烈依赖于偶件材料特性；第二相的引入对MoSi2的磨损行为具有显著影响，其中SiC第二相可以改善MoSi2的摩擦磨损性能；摩擦界面特性和偶件材料特性则对MoSi2及其复合材料的摩擦磨损性能具有决定性影响．     

超细晶粒硬质合金的高速摩擦磨损特性研究

在CA6140型车床配置的高速摩擦磨损试验装置上进行滑动摩擦磨损试验,研究了WC-10Co和WC-12Co硬质合金与7050-T7451铝合金摩擦副的摩擦磨损特性,采用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪观察和分析硬质合金的磨损表面形貌及其元素的扩散现象.结果表明,随着法向载荷和转速的提高,2种硬质合金的摩擦系数均呈下降趋势.在相同条件下,WC-12Co比WC-10Co的摩擦系数稍高,而摩擦温度和磨损体积损失低于WC-10Co.超细晶粒硬质合金的主要磨损机制为Co粘结相塑性变形、WC晶粒脱落造成的磨粒磨损和粘结磨损并伴有少量的扩散磨损.     

玻璃纤维增强尼龙1010复合材料的摩擦学性能研究

利用ＷＺＭ－１微型注塑机制备了玻璃纤维增强尼龙复合材料,在环－块摩擦磨损试验机上考察了玻璃纤维含量和试验条件下对其摩擦学性能的影响,并利用扫描电子显微镜对其磨损机理进行了分析。结果表明：在给定试验条件下玻璃纤维含量对复合材料的摩擦学性能有显著影响,玻璃纤维质量分数介于２５％～３０％之间时增强效果较好;复合材料的摩擦系数随载荷的增加而下降,达到最小值后,又随载荷的增加而持续上升;其磨损质量损失则随载荷的增加而持续增大,复合材料的磨损以粘着磨损为主,随载荷的增加转变为以玻璃纤维的破坏和磨平为主。     

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．     

两种镍基合金的高温摩擦学性能研究

利用热压烧结工艺制备了 Ni- Cr和 Ni- Cr- S合金 ,分析了其显微组织 ,并考察了 2种镍基合金在室温至 60 0℃范围内同 Co- WC对摩时的摩擦学性能 .研究结果表明 :Ni- Cr合金的显微组织比较均匀 ,Ni- Cr- S合金的组织由 Ni( Cr)固溶体基体和树枝状的铬的硫化物构成 ;Ni- Cr合金在室温时的磨损机理为磨粒磨损 ,而在高温下以粘着磨损和塑性变形为主 ;Ni- Cr- S合金与 Co- WC摩擦副的耐磨性能得以改善的原因在于铬的硫化物可有效地降低偶件之间的粘着     

氮、氧及金属离子注入铝合金表面改性层摩擦磨损性能研究

在不同温度下对6061铝合金分别进行了氮、氧等离子体浸没离子注入处理，氮与氢混合气体等离子体浸没离子注入处理，以及在氮气氛中的钛或铝等离子体浸没离子注入与沉积处理；采用X射线光电子能谱仪分析了注入改性层的相组成、高温下氧离子注入层的成分及注入离子浓度的深度分布；同时测定了注入改性层的显微硬度及摩擦磨损性能．结果表明：经300℃下氧离子注入处理后铝合金表面形成了较厚的硬质Al2O3层，从而使铝合金表面的耐磨寿命显著延长；经氮／氢混合注入以及氮气氛中金属离子注入和沉积处理后的铝合金表面的抗磨性能显著改善；同单一氮离子注入相比，氮／氢混合注入能更有效地改善铝合金的性能．     

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.     

扩散处理对氮离子注入纯铁摩擦学性能的影响

研究了Ｎ＋注入纯铁分别在１５０℃和２５０℃进行扩散退火后的摩擦磨损性能,并根据ＡＥＳ和ＳＥＭ分析结果对磨损机理进行了讨论．结果表明,经扩散处理后显微硬度提高,摩擦系数降低,耐磨性显著提高．其原因在于扩散处理后氮化物和碳化物析出,产生显著的弥散强化．     

氮及钛等离子体基离子注入铝合金表面改性层的摩擦磨损性能研究

研究了铝合金LY12等离子体基氮及钛离子注入层的摩擦磨损性能。用X射线光电子能谱和小掠射角X射线衍射对改性层中各元素分布及相组成进行了分析。用扫描电子显微镜对注入层形貌进行了观察和分析。结果表明：注入层由TiN、α-Ti、AlN、Al2O3和TiO2等相组成;注入后试样硬度提高了1倍以上;在低载荷下,摩擦系数处于0．10－0．14之间,注入层寿命提高了12倍以上,耐磨性提高了100倍以上;随着滑动载中增加,摩擦系数有所增大,而磨性有所降低;在注入层被磨穿以前以剥层磨损为主并伴有轻微的划伤,在注入层被磨穿以后以粘着磨损为主并伴有犁沟和粘着转移。注入改性层具有适当的梯度结构是提高铝事金表面硬度和耐磨性的主要原因。     

316L不锈钢氮离子注入层的高温摩擦磨损特性

考察了316L奥氏体不锈钢高温氮离子注入层的摩擦磨损性能,并分析了其组织结构。结果表明：在相同注入工艺条件下,高温注入后的含氮层深度较常温注入下的提高约10倍;在150～460℃下注入处理时,在距离注入层表面大约40nm深度内的组织结构与注入温度有关,含氮层主要以膨胀奥氏体组织为主;由于膨胀奥氏体、CrN和微晶组织等对含氮层的强化作用,使显微硬度显著提高,摩擦系数明显下降,耐磨性能得到改善;460℃下注入处理后试样的摩擦系数较150℃下处理后的略高,而前者的耐磨性明显较高。     

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     

Cr12MoV钢离子渗氮和硫、碳、氮复合共渗层摩擦学性能研究

采用离子渗N和S、C、N复合共渗技术在Cr12MoV钢表面制备了由硫化物组成的改性层，考察了改性层在不同润滑条件下的摩擦磨损性能，并采用扫描电子显微镜观察分析试样磨损表面形貌。结果表明：Cr12MoV钢表面经复合共渗处理后形成具有良好储油能力的多孔硫化物层，硫化物层在油润滑条件下可以显著提高Cr12MoV钢表面的摩擦磨损性能。     

扩散铝涂层对TiAl合金摩擦磨损性能的影响

利用多弧离子镀技术在TiAl合金表面制备镀铝层,分别进行720℃×2 h和840℃×2 h高温扩散处理.采用SEM、EDS和XRD分析了膜层的显微组织及相组成,并测试了显微硬度和耐磨性.结果表明:扩散层由氧化表层和扩散内层组成,不含纯铝相;与基体相比,扩散层的表面显微硬度和耐磨性显著提高,其中840℃扩散层的耐磨性优于720℃的扩散层.