金属拉拔工艺中的摩擦与腐蚀交互作用研究进展

综述了金属拉拔成形中的摩擦特点及影响摩擦的主要因素,总结分析了电致塑性和电化学促进金属表面塑化的作用机制,以及电化学冷拉拔中电解液环境下的腐蚀与磨损交互作用对工艺及工件的影响,以期为提高拉拔成形技术中加工金属的表面质量,延长模具使用寿命提供理论基础,为金属塑性成形技术的发展以及关键材料的生产提供重要参考。

等离子喷涂NiCrAl/Cr_(2)O_(3)/V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)复合涂层的制备及其高温摩擦行为研究

采用等离子喷涂制备了NiCrAl/Cr_(2)O_(3)/V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)复合涂层,并对涂层在600℃下的摩擦学行为进行了研究.结果表明:通过共混球磨、粘接团聚的方法,可制备出微米级且具有较好团聚形貌的V_(2)O_(3)-Bi_(2)O_(3)复合粉体,能够作为Ni基复合涂层的等离子喷涂喂料.复合涂层在600℃的平均摩擦系数为0.33,且得益于良好高温自润滑性能、以及添加Cr_(2)O_(3)能够缓解V_(2)O_(5)-Bi_(2)O_(3)对涂层硬度的不利作用,因而复合涂层磨损率(3.84×10^(-4)mm^(3)/N·m)约为纯NiCrAlY涂层的一半.在高温摩擦下,复合涂层磨痕内生成以BiVO4为主的多元氧化物摩擦化学产物,并表现出易剪切滑移特征,这是复合涂层良好高温自润滑性的主要原因.

含Ag@Ni核壳结构粉体镍基复合涂层的多循环高温摩擦学性能

为了抑制Ag的扩散,采用化学镀方法制备Ag@Ni核壳结构粉体,并利用大气等离子喷涂技术制备NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层,详细研究核壳结构设计对涂层在高温循环工况下的力学及摩擦学性能的影响。研究结果表明:Ag的核壳结构设计可以提高镍基涂层中Ag与NiCrAlY的界面结合强度,进而显著提高复合涂层的硬度。Ni覆层有效地抑制了Ag在高温摩擦过程中的扩散与耗散。800℃时NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层的摩擦因数仅为0.25,磨损率仅为1×10^(-5)mm^(3)/(N·m),显著低于NiCrAlY-Mo-Ag涂层。同时,Ag的核壳结构设计使得涂层在高温多循环工况下始终保持良好的自润滑性和耐磨性。

镍基热喷涂自润滑涂层研究新进展

近些年,镍基自润滑涂层作为减摩耐磨材料被广泛喷涂到机械运动副表面。从涂层的组分设计、制备工艺及涂层微结构控制3个方面,系统总结了热喷涂制备镍基自润滑涂层的最新研究进展并对未来的研究方向进行了讨论。首先从涂层基础相、润滑相和增强相3部分阐述了镍基自润滑涂层的构成要素,并重点分析了涂层组分设计的常用模式,以期为新型镍基自润滑涂层的组分设计提供参考;继而针对热喷涂技术的工艺特殊性,重点综述了热喷涂喂料复合粉末制备的研究最新进展;随后针对热喷涂制备涂层时导致的涂层缺陷问题,详细阐述了涂层微结构控制、涂层预处理和后处理等对自润滑涂层性能影响的最新探索进展;最后,总结了目前在镍基自润滑涂层研究中存在的问题,进一步指出优化工艺技术、采用数值模拟结合试验测试的方法,来深入研究涂层内部的润滑摩擦机理将是未来研究的重要方向。

碳纤维/橡胶和炭黑/橡胶复合材料力学性能及裂纹扩展损伤有限元模拟

为了研究碳纤维/橡胶复合材料和炭黑/橡胶复合材料的力学性能及裂纹扩展机制,首先分析了不同体积分数填充物对复合材料力学性能的影响,然后基于扩展有限元法研究了碳纤维/橡胶复合材料和炭黑/橡胶复合材料裂纹扩展损伤演化,探究了单轴载荷下增强体体积分数对橡胶材料裂纹扩展过程中撕裂能和J积分的影响,分析了碳纤维和炭黑增强橡胶基复合材料裂纹扩展损伤规律。结果表明,橡胶复合材料随着增强体体积分数的增大,其有效弹性模量也增大,在大变形条件下材料的力学性能随着增强体体积分数的增加有显著改善。增强体在橡胶复合材料的裂纹扩展过程中可以有效抑制裂纹的扩展过程,但增强体的体积分数并不是越大越好,随着体积分数变大,材料的抗断裂性能有减弱的可能,炭黑和碳纤维增强体的体积含量分别为15%和10%时,在裂纹扩展的过程中所消耗的能量较小。

R60702锆激光焊接接头焊缝区的显微组织及其在硫酸中的耐蚀性研究

为探究不同焊接工艺下(工艺1:激光功率1 600 W,焊接速度1 600 mm/min,线能量60 J/mm,气体流量20 L/min,离焦量0 mm;工艺2:激光功率1 800 W,焊接速度1 200 mm/min,线能量90 J/mm,气体流量20 L/min,离焦量0 mm)R60702激光焊接接头中焊缝区不同组织的耐蚀性,采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电化学测试仪、扫描电镜(SEM)、三维轮廓仪和能谱(EDS)对其金相组织、物相组成、耐腐蚀性能及机理、腐蚀形貌、腐蚀产物元素组成进行分析。结果表明:2种焊接工艺下的焊缝区呈现出不同的显微组织,工艺1条件下焊缝区为篮网状组织及少量(26.7%)平行板条状魏氏组织的混合,工艺2条件下焊缝区呈现出典型的魏氏组织。在100℃的20%硫酸中浸泡腐蚀72 h后,混合组织焊缝表现为电偶腐蚀,平行板条状魏氏组织焊缝表现为均匀腐蚀,平行板条状魏氏组织焊缝的耐蚀性更优。这是由于混合组织焊缝的显微组织不均匀性形成了电位差,导致氧化膜因电偶腐蚀发生破裂,因此其耐蚀性较差;而平行板条状魏氏组织焊缝的电化学均匀性良好,自腐蚀电位无显著差异,有利于抑制电偶腐蚀。

青铜-石墨复合材料在干摩擦和水润滑下的摩擦磨损性能及磨损机理研究

对比考察了青铜 -石墨复合材料在水润滑和干摩擦两种状态下的摩擦磨损性能及磨损机理 .结果表明 :水润滑下青铜 -石墨复合材料的磨损率明显比干摩擦下的小 ,其最小磨损率为 1.0 1× 10 -6mm3 /N·m ,而摩擦系数比干摩擦下的大 ,复合材料在干摩擦下的磨损机理主要为粘着磨损、剥层磨损和犁削 ,磨损较严重 ;而在水润滑下 ,复合材料的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损 ,磨损较小 .这是因为水有利于降低摩擦副接触表面的温度 ,有效地抑制了基体青铜的转移 ;同时水促进了不锈钢偶件的氧化 ,形成薄而致密氧化膜 。

炭纤维增强聚四氟乙烯复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦学行为对比研究

对比考察了炭纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机理.结果表明:在水润滑条件下,纤维增强PTFE复合材料的摩擦系数和磨损率均明显比干摩擦下的低,水起到了润滑和冷却作用;复合材料磨损表面可见明显的裸露纤维及纤维局部磨平,无明显微观裂纹,基体和纤维结合较好,磨损表面存在转移自偶件的铁,表现出犁削磨损特征;在干摩擦下,复合材料磨损表面存在大量的微观断裂裂纹,纤维发生断裂和破碎,表现出疲劳磨损特征.

聚酰亚胺复合材料的摩擦性能及其机理研究

研究了含有固体润滑剂的炭纤维增强 PI复合材料在干摩擦和水润滑 2种状态下的摩擦磨损性能及其磨损机理 .结果表明 ,在水润滑条件下 ,摩擦系数和磨损率都有不同程度的降低 ,其中含 PTFE的炭纤维增强 PI复合材料的耐磨性最佳 ,最低磨损率为 9.9× 10 - 7mm3/ N· m.其主要原因可能与材料存在极性酰胺基团有关 ,酰胺基易通过氢键与水分子结合 ,在摩擦表面形成水吸附膜 ,使摩擦表面直接接触减少 。

聚四氟乙烯/碳纤维增强聚酰亚胺复合体系的摩擦学性能

研究评价了不同PTFE含量的碳纤维增强PI复合材料的力学和摩擦学性能 ,并分析了在干摩擦和水润滑 2种不同条件下的磨损表面形貌和磨损机理。研究表明 :PTFE以 10 %添加时PI CF PTFE体系的机械性能最佳 ,而摩擦学性能以 5 %添加为佳 ;随PTFE含量的增加 ,复合材料的摩擦系数降低 ,磨损率增加。水润滑下 ,摩擦系数和磨损率比干摩擦下的都有相应的降低。干摩擦下 ,材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导 ;水润滑下 ,这一机制显著减弱 。

炭纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学行为

考察了炭纤维及PTFE增强PEEK复合材料在干摩擦和水润滑下的摩擦学性能,并研究了该复合材料在两种条件下的磨损机理。结果表明,干摩擦下复合材料的摩擦系数和磨损率随负荷的增加不断减小;水润滑下复合材料的摩擦系数随负荷的变化不大,磨损率随负荷的增加而增大。干摩擦下,复合材料的磨损以粘着磨损和磨粒磨损为主。水润滑条件下,磨损表面比较光滑,仅有微切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主。干摩擦条件下,摩擦对偶表面仅有轻微的犁沟形成,表面形成一层薄而均匀且结合紧密的转移膜。水润滑下,对偶表面犁沟较深,犁削作用明显,转移膜的形成被明显抑制。水的冷却作用使得向摩擦对偶的粘着转移明显减轻,同时由于摩擦表面吸附水膜的边界润滑作用,显著改善复合材料的摩擦磨损性能。

纤维增强聚酰亚胺复合材料的摩擦学行为

本文研究了碳纤维、玻璃纤维及石英纤维增强的PI复合材料在干摩擦和水环境下的摩擦磨损行为。研究表明,碳纤维增强PI复合材料在两种摩擦条件下的摩擦系数和磨损率都随碳纤维含量的增加而不断降低。而玻璃纤维和石英纤维增强PI复合材料的摩擦系数和磨损率则随纤维含量的增加而增大。材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导,相同纤维种类和含量增强PI复合材料在水环境下的磨损率均较干摩擦下的低,这主要归因于摩擦副表面吸附或存留的水分的边界润滑作用。

镍基复合材料在水环境中的摩擦学性能及磨损机理研究

本文考察了Ni SiC 石墨系复合材料在水环境中的摩擦学性能 ,并研究其磨损机理。结果表明 :复合材料在水环境中的摩擦系数比干摩擦降低了一半左右 ,磨损率仅为干摩擦下的 1 15 ,水环境中 ,负荷和速度的变化对摩擦系数的影响不大 ,摩擦系数基本保持在 0 2 8～ 0 32之间 ,磨损率随负荷和滑动速度的增加而不断增加。磨损表现为机械微切削 ;摩擦副表面吸附水的边界润滑作用以及水的冷却作用使材料容易耗散摩擦热 ,塑性变形减小 ,严重粘着磨损明显减轻。水的存在使不锈钢偶件更容易发生氧化 ,同时暴露于磨损表面的SiC以及由于水的渗透而导致与基体脱粘的SiC ,易被氧化生成SiO2 ,进而SiO2 发生水合反应在磨擦对偶表面生成不均匀的SiO2 ·nH2 O水合反应膜 ,起到了一定的减磨润滑作用 ,显著降低摩擦系数和磨损率。

聚合物及陶瓷材料在水介质中的摩擦学发展现状

聚合物复合材料和陶瓷由于其在水中表现出特殊的摩擦磨损性能，而进行了许多研究。本文对聚合物及其复合材料及陶瓷在水介质中的摩擦学研究进行综合介绍与评述，并对材料在水介质中摩擦学的进一步研究加以分析。

热喷涂技术的研究进展及思考

综述了热喷涂技术的基本概念,喷涂层的成型过程原理以及热喷涂的发展历史与现状。从喷涂方法、材料配比和工艺参数等方面介绍了防腐蚀涂层、抗高温氧化涂层、耐磨性涂层、热障涂层和生物涂层的研究进展,并阐述了上述功能涂层的应用原理,最后展望了热喷涂技术的研究方向。

金属氧化物填充聚四氟乙烯复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能研究

在MM-200型摩擦磨损试验机上研究了金属氧化物填充聚四氟乙烯在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能.结果表明:在水润滑下各复合材料的摩擦系数都较在干摩擦下的有不同程度地降低,而磨损不同程度地加剧;水润滑下金属氧化物填充使PTFE的摩擦系数增大,填充Al2O3、ZnO及CdO等均使PTFE的磨损率大幅增大,这是因为填料容易吸水,导致填料与基体脱粘,使材料表面的机械强度降低,从而使磨损率大幅增大.

宽温域连续润滑材料的研究进展

航空、航天及核电等高新技术产业中苛刻工况下相关运动部件的润滑和耐磨问题是影响整个系统可靠性和寿命的主要因素,因此对具有宽温域连续润滑功能的新型润滑材料提出了越来越迫切的需求。文中综述了自润滑复合材料、"发汗"润滑材料、PS/PM自润滑涂层及温度"自适应"润滑涂层的研究成果,包括润滑剂及复配的选择依据、新型润滑剂对宽温域连续润滑材料组织结构、摩擦学行为、摩擦化学反应、润滑机理等的影响,并对不同润滑剂材料体系的宽温域连续润滑材料进行了系统的总结,在此基础上展望了宽温域连续润滑材料的发展趋势。

磷酸盐基耐高温粘结涂层的性能及功能填料对其性能的影响

本文以Al（OH）3和H3PO4为原料,研究了磷酸盐粘结剂的最佳合成条件,探讨了P/Al配比和反应温度对Al（H2PO4）3的形成以及填料的加入对粘结剂耐热性的影响,利用XRD和TG-DSC对粘结剂晶体结构和涂层热性能进行了分析。结果表明：P/Al比例为3∶1.4,合成温度在120~200℃范围内,可获得性能较好的Al（H2PO4）3粘结剂。填料的加入有利于粘结剂表面吸附水的蒸发和磷酸盐基体分子间结晶水的脱除,提高了涂层的热稳定性和耐高温性能。

NiCrW-Al_2O_3-SrCO_3-Ag金属陶瓷复合材料的高温摩擦学性能研究

采用粉末冶金方法（机械合金化＋真空热压烧结）制备了不同SrCO3和Ag含量的NiNiCrW-Al2O3-SrCO3-Ag金属陶瓷复合材料,利用UMT-3考察复合材料在室温至1000℃条件下的摩擦磨损性能,利用SEM、EDS、XRD等表征分析其显微组织、物相组成及其磨损机理.结果表明：热压烧结过程中,SrCO3高温分解,并与Ti3SiC2反应生成SrAl4O7,同时生成了Cr2O3和NiCr2O4等新相.分别添加质量分数10%SrCO_3和Ag的复合材料在宽温域内的摩擦磨损性能最优,归因于在中高温阶段复合材料摩擦表面发生摩擦化学反应生成了SrCrO4和NiO等润滑相,与复合材料中的Ag、NiCr2O4等润滑相形成协同润滑,使得复合材料在400~1000℃宽温域范围内具有优异的摩擦磨损性能.