FH36钢在不同盐度模拟海水中的摩擦腐蚀行为研究

本文中利用UMT-2型多功能摩擦磨损实验机,分别测试FH36船用低温钢板在不同盐度模拟海水中摩擦腐蚀行为.结合电化学工作站监测FH36钢样在摩擦腐蚀过程中的电化学参数变化;使用白光干涉仪以及扫描电子显微镜分别对钢样的显微组织形貌和磨痕形貌进行了表征,结果表明：随着Cl^-浓度的增加,钢样摩擦系数降低,在腐蚀的耦合作用则会加剧材料损失,导致磨痕轮廓截面变宽、磨损量增加、腐蚀电位发生负移,钢样的腐蚀加剧.其中磨损量由占材料损失量的86.2%降至78.2%.当钢样处于开路电位时,低盐度模拟海水中磨损机制为磨粒磨损为主伴随腐蚀磨损,高盐度模拟海水中磨损机制为腐蚀磨损和疲劳磨损共存;处于阴极保护电位时,在各种Cl^-浓度(0～1.2 mol/L)下的磨损机制都以磨粒磨损为主.通过对摩擦腐蚀耦合的定量分析,证实了两者相互促进,且在Cl^-浓度达到0.6 mol/L时摩擦与腐蚀的协同耦合作用影响最大.     

CrAlN涂层海水环境腐蚀磨损行为研究

采用多弧离子镀在316不锈钢上沉积Cr Al N涂层,用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征涂层的成分和结构,纳米压痕和划痕仪分别测试涂层的硬度和结合力.通过球-盘往复式摩擦磨损试验机在海水环境下测试涂层腐蚀磨损性能,并用电化学工作站实时监测其摩擦过程中的电化学特性.结果表明:Cr Al N在有摩擦的条件下,涂层极化曲线的阳极区域存在较为明显的钝化区,抑制了涂层进一步腐蚀.在阳极电位下,涂层的摩擦系数随着加载电位的增加显著降低.随着加载电位的升高,涂层的磨损量也相应地增大.在阳极电位0.5 V下的磨损量是阴极电位–1 V下的2.99倍.在0 V时,磨损促进腐蚀的损失量,约占总损失量的13.71%.在–1 V,–0.5 V,–0.25 V,OCP,0 V下的磨损机理主要为磨粒磨损和塑性变形,而在0.25 V,0.5 V下的磨损机理主要为疲劳点蚀.     

摩擦-电化学噪声法研究Mo改性钛合金的腐蚀-磨损行为

利用等离子表面改性技术在Ti6Al4V合金基体上制备Mo渗镀复合改性层,考察改性层组织结构,利用微动摩擦学试验机并结合电化学噪声技术对比研究基材及改性层在0.5 mol/L NaCl溶液中的腐蚀-微动摩擦学行为,对腐蚀-摩擦过程中的噪声参数进行分析.结果表明:纯Mo改性层能够明显改善钛合金的耐磨和减摩特性;同时提高了合金在0.5 mol/L NaCl溶液中的自腐蚀电位及降低了腐蚀电流,改善了合金表面的腐蚀-摩擦学性能.     

锻造CoCrMo合金关节材料的摩擦腐蚀行为

采用UMT-2多功能摩擦磨损试验机和电化学工作站(CHI614E)考察了锻造Co Cr Mo合金在25%小牛血清溶液条件下的摩擦腐蚀性能,利用扫描电镜观察了摩擦腐蚀的形貌特征,对腐蚀损失量、机械磨损损失量及腐蚀和磨损的协同损失量进行了对比分析.结果表明:锻造Co Cr Mo合金的腐蚀电位(Ecorr)约-820 m V,在0.5~0.75 V区间出现二次钝化.不同载荷条件下,摩擦腐蚀的摩擦系数均大于纯摩擦系数,且随载荷的增加而减小,摩擦腐蚀电流则随载荷的增加而增大.随载荷的增加,机械磨损损失量所占比例增大,腐蚀损失量所占比例降低.摩擦腐蚀的协同损失量占到总损失量的30%以上,且随载荷增加而增大.     

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     

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.     

超声马达梯度涂层摩擦材料研究

超声马达摩擦材料应同时具有良好的摩擦学特性和一定的接触变形要求,目前所用单一均质结构摩擦材料较难满足这一要求,需要研制新型摩擦材料.本文从摩擦学的减摩结构模型反推出一种增摩结构模型,针对超声马达对摩擦材料的要求,提出梯度涂层摩擦材料的设计思想,采用表面黏涂法研制了一种具有梯度结构的涂层摩擦材料.利用超声马达模拟试验装置考察了涂层厚度对超声马达性能的影响,初步验证了模型的正确性.在本文的试验条件下,当涂层材料表层厚度为1mm,底层厚度为0.7mm左右时,超声马达具有较好的性能.与其它种类的摩擦材料相比较,梯度涂层摩擦材料可以满足超声马达的使用要求,可望提升超声马达的性能,具有良好的发展前景.     

导电滑环Au涂层摩擦磨损行为的分子动力学模拟

金(Au)及其合金由于优异的导电和抗氧化特性被广泛用做星载导电滑环涂覆层,本文中采用分子动力学模拟方法研究了导电滑环Au-Au涂层在不同温度和不同摩擦速度下的摩擦磨损行为,并通过设定模型局部快速升温模拟载流摩擦中电弧侵蚀的效果.结果表明:滑环环体与环刷的磨损主要为黏着磨损,温度升高会加快下压过程的界面力学响应;相对运动速度越低,磨损越严重,同时跑合后的摩擦力越大;影响摩擦磨损特性的主要原因是接触中心在温升区域中心附近时的焊接现象.研究结果为揭示Au-Au涂层的摩擦磨损性能随温度和速度变化的微观机理提供了参考依据,为我国卫星长寿命,高可靠性设计提供理论基础.     

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.      

钢-铜摩擦副自修复锡基半流体脂的摩擦磨损性能研究

采用微米级锡粉与Li基脂、VG32号油混合制备出锡基半流体脂,在改进后的MS-800型四球式摩擦磨损试验机上,对锡基半流体脂润滑下的钢-铜摩擦副进行摩擦试验.采用俄歇电子能谱仪分析了铜试样表面的化学组成及其表面元素分布,用扫描电子显微镜分析了锡脂在铜表面形成修复涂层的厚度及其表面形貌,并与传统润滑抗磨剂ZDTP(T-202)、氯化石蜡(T-301)进行对比.结果表明,所研制的活性锡基半流体脂能够在铜试样表面摩擦形成富含单质锡的较厚涂层(约20μm),且减摩抗磨特性良好,比传统的润滑抗磨剂具有更优异的摩擦学性能.     

三种粘结固体润滑涂层微动磨损性能比较研究

采用Deltalab-Nene型微动摩擦磨损试验机和UMT-2型通用摩擦磨损试验仪对比考察了42CrMo钢基体表面MoS2基、石墨基、PTFE基粘结固体润滑涂层的微动磨损性能及其同涂层划痕临界载荷的相关性；基于微动损伤表面和截面扫描电子显微分析以及涂层原始表面和微动磨损表面X射线衍射分析，探讨了几种涂层的微动损伤机理．结果表明：3种涂层的减摩抗磨性能并不简单取决于其同基体的结合强度，而是同时与涂层本身的机械力学性能和微结构密切相关；涂层在微动早期经历较轻微的塑性变形和流动，并可沿滑动方向发生晶粒择优取向，进而在偶件磨损表面形成转移膜，从而有效地起到减摩抗磨作用；涂层的失效主要归因于往复疲劳应力作用下的裂纹萌生、扩展以及层状剥落．     

超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层复合微动磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在35钢基体表面制备了WC-CoCr涂层,利用高精度SLP-20微机控制电液伺服微动试验机研究涂层在复合微动磨损条件下的摩擦学特性,通过扫描电镜观察涂层的微动磨损形貌,探讨其复合微动磨损机理.结果表明:涂层在振幅为40μm时,F-D图由准梯形型转变为闭合的椭圆形型,微动从滑移区过渡到微滑区,振幅增大,处于滑移区的时间也随之延长;WC-CoCr涂层复合微动磨痕呈现典型的中间黏着、边缘磨损的环状磨损形貌,具有非对称性,磨损初期的滑移区以黏着磨损为主,稳定阶段微滑区的磨损机理为疲劳磨损.     

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.     

缓蚀剂在铜化学机械抛光过程中的作用研究

利用柠檬酸体系抛光液研究了苯并三氮唑(BTA)缓蚀剂对铜化学机械抛光过程和抛光效果的影响,并通过X射线光电子能谱仪、紫外可见吸收光谱仪及表面电位测试和电化学分析等手段分析了抛光液中BTA缓蚀剂在铜化学机械抛光过程中的作用机理.结果表明,当H2O2存在时,抛光液中BTA作为阳极缓蚀剂吸附在抛光表面,提高了阳极铜溶解的平衡电位,并通过缩合反应生成保护膜,减小了抛光后的表面粗糙度,提高了表面质量,同时在一定程度上增加了抛光过程中的摩擦系数.另外,BTA对SiO2抛光磨粒具有一定的吸附作用,进而对抛光效果产生一定的影响,抛光磨粒表面吸附层的存在会减小抛光过程中的摩擦系数.     

Ni-P/金刚石复合镀层增摩行为的研究

利用复合电镀技术在低碳钢表面制得Ni-P/金刚石复合镀层,其中金刚石颗粒一部分均匀地嵌埋在低磷Ni-P基质合金镀层中,一部分凸出镀层表面.干摩擦工况下,当Ni-P复合镀层中金刚石面积含量控制在22%±5%时,Ni-P/金刚石复合镀层平均静摩擦系数最高可达0.72,且Ni-P/金刚石复合镀层的静摩擦系数随金刚石粒径增加而增大;即使在油、脂等润滑介质存在条件下,Ni-P/金刚石复合镀层的静摩擦系数仍保持在0.5左右.相对于传统钢/钢配副,Ni-P/金刚石复合镀层特殊"织构"表面设计大幅度提高了与配对面机械互锁强度,增摩幅度高达200%~300%,该表面处理技术可推广用于现代机械装备中转动或传动系统的联接构件上.     

Nano-WC/PTFE-Ni复合电刷镀层的磨损性能研究

采用电刷镀技术在Q235钢基材上制备含纳米WC和PTFE的镍基复合镀层,采用S-2700型扫描电子显微镜观察镀层表面形貌及其显微组织,采用HX-1型显微硬度计测定镀层的显微硬度,采用WS-2005型涂层附着力自动划痕仪测定镀层与基体的结合强度,采用HT-500型销-盘高温摩擦磨损试验机测量镀层的滑动磨损性能.结果表明:镀液中同时加入纳米WC和PTFE可以得到表面形貌平整、纳米粒子分布均匀的纳米复合镍镀层;复合镀层的硬度随WC含量的增加而增大,随PTFE含量的增加而减小;含有2种纳米粒子的复合镍镀层的耐磨性比镍镀层和含单一WC或PTFE的镍镀层的耐磨性优良;当镀液中WC和PTFE含量分别为3.0 g/L和7.5 mL/L时,复合镍镀层的显微硬度较镍镀层提高约30%,耐磨性较镍镀层提高7倍.     

含二硫化钼、石墨和三氧化二锑的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层的摩擦磨损性能

以水作为分散介质,制备了含MoS2、石墨和Sb2O3等组分的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层;其具有价格低廉、无毒、不燃等优点,并且不含挥发性有机化合物（VOC）,是一类具有很好发展前景的环保型固体润滑涂层。采用MFT-R 4000型往复摩擦磨损试验机考察了所制备的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层的摩擦磨损性能;利用扫描电镜和X射线光电子能谱仪分析了涂层磨损表面和转移膜的形貌,以及涂层磨损表面典型元素的化学状态,进而探讨了其润滑失效机理。结果表明：所制备的水性环氧树脂粘结固体润滑涂层具有良好的减摩抗磨性能;Sb2O3与MoS2之间,以及石墨与MoS2之间具有一定的协同减摩抗磨作用。相应的协同减摩抗磨作用分别源于机械相互作用以及水蒸气吸附导致的石墨层间吸引力减弱;而涂层发生润滑失效的主要原因为疲劳磨损和微断裂。