钛合金高速超声振动车削表面完整性及耐磨损性能试验研究

在可替代性弱且常被用于制造航空发动机关键部件的前提下,钛合金等难加工材料的高效高质切削面临挑战。针对钛合金Ti-6Al-4V加工表面完整性不佳和使役性能有待提升难题,开展了钛合金Ti-6Al-4V的高速车削试验,分析了高速超声振动切削技术对钛合金Ti-6Al-4V表面完整性和已加工表面耐磨损性能的改善效果,进而为钛合金Ti-6Al-4V的高质量加工提供理论支撑。结果表明,相比于普通切削,高速超声振动切削有效降低了钛合金Ti-6Al-4V的表面粗糙度,提高了表面强度和表面残余压应力,以及增强了耐磨损性能。

超音速激光沉积Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层微观结构及耐磨损性能

目的研究不同石墨含量对超音速激光沉积Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能的影响。方法利用扫描电子显微镜、能量色谱仪、维氏硬度计、激光共聚焦扫描显微系统、X射线衍射仪、摩擦磨损测试对复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能及磨损机制进行分析。结果随着原始粉末中镀铜石墨质量占比的增加,Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层的沉积效率逐渐降低。基于Al_(2)O_(3)颗粒的原位喷丸效应及激光辐照的加热软化效应,复合涂层具有致密的微观组织,且复合涂层与基体界面结合良好。单一添加Al_(2)O_(3)颗粒可以将Cu涂层的硬度从108.19HV0.2提高至121.82HV0.2。随着石墨含量的增大,涂层的显微硬度逐渐降低,镀铜石墨在原始粉末中的质量分数从5%增至15%,Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层的硬度从116.09HV0.2降至94.17HV0.2。添加石墨能够在复合涂层表面形成固体润滑层,降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能。CuAlGr10复合涂层具有最优的耐磨损性能,磨损率为0.7×10^(−4)mm^(3)/(N·m)。此外,由于激光辐照促进了复合涂层内部颗粒间的界面结合,均匀分散在石墨润滑相中的Al_(2)O_(3)颗粒作为负载支撑和耐磨相,可进一步降低复合涂层的磨损率。结论Cu-Al_(2)O_(3)-石墨复合涂层优异的耐磨性能是润滑相石墨颗粒和硬质增强相Al_(2)O_(3)颗粒共同作用的结果,石墨的添加能够降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能,但过量的石墨颗粒会对涂层产生割裂作用,导致增强相Al_(2)O_(3)颗粒脱离涂层,从而加剧涂层的磨损。

银铜钒合金耐磨损性能研究

对AgCuV合金进行耐磨损性能试验,研究了V颗粒大小及分布形态和不同V含量对AgCuV合金的耐磨性能的影响。研究结果表明:合金中V颗粒细小且弥散均匀以及提高V的含量,有利于提高合金材料的耐磨损性能;AgCuV合金的磨损机理为磨粒磨损和氧化磨损。

改性纳米SiC粉体强化球墨铸铁的耐磨损性能

采用改性纳米SiC粉体对球墨铸铁进行了强韧化处理,研究了不同的纳米SiC粉体加入量对球墨铸铁的微观组织、力学性能以及耐磨损性能的影响。结果表明,经改性纳米SiC粉体强韧化处理后,球墨铸铁中的石墨球尺寸减小,圆整度提高,铁素体含量增多,球墨铸铁的韧性和耐磨损性能提高。当粉体加入量为0.1%(质量分数)时,其延伸率和冲击功分别增加了19%和194%。耐磨损性能提高的原因是石墨球形态的改善和基体组织韧性的提高。

深冷处理提高YW1硬质合金刀片耐磨损性能的机理研究

研究了深冷处理可显著提高YW1硬质合金车刀片耐磨损性能的内在机理 。

Fe基非晶纳米晶涂层在油润滑条件下的耐磨损性能

采用自动化高速电弧喷涂技术在AZ91镁合金基体上制备了厚度约为300μm的Fe基非晶纳米晶涂层。研究了Fe基非晶纳米晶涂层在油润滑条件下,不同速度(180r/min、300r/min、600r/min、900r/min、1200r/min)、载荷(2.5N、5N、10N、20N、30N)对涂层的摩擦磨损行为。采用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和透射电镜对涂层的组织结构进行了表征,利用纳米压痕仪对涂层的力学性能进行了分析。试验结果表明:Fe基非晶纳米晶涂层组织均匀、结构致密,氧化物含量和孔隙率低,主要由非晶相和纳米晶相组成;涂层具有较高的硬度(12.03GPa)和弹性模量(197.1GPa)。在载荷为30N、速度为300r/min、磨损时间为900s条件下,其相对耐磨性是3Cr13涂层的3倍。Fe基非晶纳米晶涂层的磨损失效机制为脆性疲劳剥落。

不同方式电沉积纳米TiN/Ni复合镀层的组织和耐磨损性能

采用直流电沉积、脉冲电沉积和超声-脉冲电沉积三种方式在45钢表面制备了纳米TiN/Ni复合镀层,分析了复合镀层的组织、显微硬度以及镀层中TiN的含量,并对复合镀层的耐磨损性能进行了研究。结果表明:直流电沉积复合镀层的晶粒最粗大,超声-脉冲电沉积复合镀层的晶粒尺寸最细小;直流电沉积复合镀层、脉冲电沉积复合镀层和超声-脉冲电沉积复合镀层的显微硬度以及镀层中TiN的含量依次增大;超声-脉冲电沉积复合镀层具有最佳的耐磨损性能,其磨损量为直流电沉积复合镀层的46%,显微硬度为604.72HV,镀层中TiN的质量分数为2.27%。

从工艺参数角度探讨AZ系镁合金表面磁控溅射单层铝及氧化铝膜的耐腐蚀和耐磨损性能

AZ系镁合金在工业领域具有广阔的应用前景,但其耐腐蚀性能和耐磨损性能差阻碍了其发展。绿色环保的磁控溅射表面涂覆技术是防止镁合金腐蚀和磨损的方法之一。简要地介绍了磁控溅射镀膜技术的原理及特点,评述了当今磁控溅射的重要发展。结合近几年的实验研究,回顾和总结了溅射沉积薄膜技术的发展历程和应用现状,重点分析了溅射工艺参数对薄膜耐腐蚀和耐磨损性能的影响。最后,展望了磁控溅射技术未来的发展趋势。

4种齿科金属材料与牙釉质耐磨损性能的研究

目的:研究齿科金属材料耐磨损性能及与牙釉质耐磨损性能的匹配情况。方法:使用MMV-1立式万能摩擦磨损试验机,以天然牙釉质为对照,滑石瓷为对磨物,在人工唾液,37℃试验工况下,对口腔修复用金钯合金、银钯合金、纯钛,镍铬合金进行二体摩擦磨损试验。采用扫描电镜观察表面磨损形貌,x线衍射能谱仪分析磨屑成分,显微硬度仪测试表面硬度,电子天平得出磨损量。结果:4种金属材料自身磨损量和对磨物磨损量与牙釉质均有统计学差异(P<0.05),其中金钯合金及对磨物与牙釉质及对磨物最接近。金属试样使滑石瓷体积磨损量与其硬度值间存在显著性正相关关系(相关系数r=0.95,P<0.05)。金属材料的磨损机制主要是黏着磨损和磨粒磨损,牙釉质的磨损机制主要是疲劳磨损。结论:金钯合金耐磨损性能与牙釉质最相匹配,作为固定修复材料比镍铬合金、纯钛、银钯合金更具有优越性。

纳米TiN提高金属陶瓷刀具耐磨损性能的机理研究

研究纳米TiN显著提高TiC基金属陶瓷刀具耐磨损性能的机理。结果表明 ,纳米TiN在晶界上的分布阻碍了TiC晶粒的长大 ,细化了金属陶瓷组织 ,提高了强度、硬度等力学性能 ,使金属陶瓷刀具的耐磨损性能提高。

超声场下电沉积Ni-Y_2O_3纳米复合镀层的耐磨损性能

在超声场条件下,利用电沉积方法制备了Ni-Y2O3纳米复合镀层。利用扫描电镜观察了纯Ni镀层和Ni-Y2O3纳米复合镀层的微观表面形貌,并测试了镀层的显微硬度和耐磨损性能。研究结果表明:在电沉积过程中,由于Y2O3纳米颗粒和超声波的引入,使得Ni-Y2O3纳米复合镀层组织致密、晶粒细小;与纯Ni镀层和无超声作用下电沉积制备的复合镀层相比,超声场作用下制备的Ni-Y2O3纳米复合镀层表现出更高的显微硬度和优良的耐磨损性能。

射频功率对氧化铬薄膜的力学性能和耐磨损性能的影响

利用射频反应磁控溅射法在45钢基体上制备了氧化铬薄膜。采用XRD测试了薄膜的晶体结构,用Tribo-Inden-tor纳米力学测试系统得到了薄膜的硬度及微观形貌,在UMT显微力学测试仪上测试了薄膜的耐磨损性能,在此基础上讨论了铬靶溅射功率对薄膜的力学性能和耐磨损性能的影响。结果表明:在射频功率较低的情况下薄膜为Cr2O3结构。随着射频功率的提高,薄膜表面的大颗粒物质增多,硬度下降。射频功率增大时,磨损体积增加,薄膜的耐磨损性能下降。

纳米SiC陶瓷颗粒增强35CrMo基复合材料的工艺及耐磨损性能研究

为了提高钻具的耐磨性,采用热压法制备了纳米SiC陶瓷颗粒增强35CrMo基复合材料。采用OPM和SEM分析了所得SiC/35CrMo复合材料的金相组织和显微结构,测试了SiC/35CrMo复合材料的密度、硬度及摩擦磨损性能。结果表明:纳米SiC陶瓷颗粒可以显著提高35CrMo基体材料的硬度及耐磨损性能;在SiC陶瓷颗粒质量分数为2%,压强为80MPa,热压温度为1050℃,保温2h的热压条件下,所得SiC/35CrMo复合材料的硬度比热轧态35CrMo提高了15.4%,其在油润滑介质中与套管常用钢J55对偶盘连续摩擦300次后的体积磨损率仅为0.025%。

超音速电弧与普通电弧喷涂FeCrNiB涂层的耐磨损性能

为了提高电弧喷涂涂层的结合强度及耐磨损性能,采用超音速电弧喷涂技术和普通电弧喷涂技术在Q235钢表面分别制备了Fe17Cr5NiB涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段对比分析了2种涂层的微观结构及性能。结果表明:超音速电弧涂层具有更加致密的结构,其平均孔隙率为0.95%,远低于普通电弧涂层;超音速电弧涂层与基体呈紧密结合,其结合强度为60 MPa,而普通电弧涂层与基体之间呈明显的分层状态,其结合强度仅为28 MPa;超音速电弧涂层具有良好的非晶态结构及致密性,使其具有远高于普通电弧涂层的硬度以及耐磨损性能,显微硬度高出普通电弧涂层32.27%,耐磨损性能是普通电弧涂层的2倍以上(是基体的14倍以上)。

涂镀合金层的铸铁齿轮耐磨损性能的研究

研究了HT250铸铁齿轮表面涂镀Ni W和Ni Co合金涂层的耐磨损性能。磨损试验结果表明:合金涂层能显著提高铸铁齿轮的耐磨损性能。采用电子显微镜、光学显微镜等对铸铁齿轮表面上的合金涂层的表面形貌、横截面组织、纵截面组织、显微硬度、磨损形貌特征等进行了分析。

热处理温度对激光切割机械轴承耐磨损性能的影响

采用不同温度对激光切割GCr15机械轴承进行了热处理,并进行了25℃室温和500℃高温环境下的磨损性能测试与分析。结果表明:随热处理温度从300℃提高到900℃,轴承的室温和高温耐磨损性能先提高后下降。675℃热处理时轴承的室温和高温磨损体积分别较300℃热处理时减小68%、74%。激光切割GCr15机械轴承的热处理温度优选为675℃。

锻压温度对直齿锥齿轮耐磨损性能的影响

采用不同的始锻温度和终锻温度,制备40Cr直齿锥齿轮,测试了不同温度下的耐磨损性能。结果表明,不管是在25℃,还是在300℃环境下,始锻温度从1 130℃提高至1 210℃,齿轮的耐磨损性能呈现出先提高后基本不变再急剧下降。随终锻温度从820℃提高至880℃,齿轮的耐磨损性能均先提高后下降。40Cr直齿锥齿轮的始锻温度优选为1170℃,终锻温度优选为860℃。

85Al_2O_3／SiC纳米复合陶瓷的耐磨损性能研究

通过控制无压埋烧条件制备了85Al2O3／SiC纳米复合陶瓷,重点研究了纳米碳化硅对复合陶瓷耐磨损性能的影响。结果表明,纳米复合陶瓷表现出显著优于基体材料的表面耐磨损特性。SEM分析表明,纳米碳化硅的加入使材料的磨损去除机制发生了改变,由大范围的深层晶粒拔出变为小尺寸的浅层去除和塑性变形。

固溶和时效温度对新型铝合金飞轮耐磨损性能的影响

采用不同的固溶温度和时效温度对7A04-0.8Sr新型铝合金飞轮进行热处理试验,并分别在25℃室温和300℃高温环境下对试样进行了耐磨损性能的测试与分析。结果表明,随固溶温度从430℃增加到510℃或时效温度从120℃增加到200℃,新型飞轮的耐磨损性能均先提高后下降。新型铝合金飞轮的固溶温度和时效温度分别优选为500℃和190℃。

功率超声-脉冲电沉积制备Ni-TiN镀层及其耐磨损性能分析

通过功率超声-脉冲电沉积方法在45钢基体表面制备Ni-TiN镀层。利用原子力显微镜、透射电镜、扫描电镜及摩擦磨损试验机对Ni-TiN镀层的表面形貌、显微组织及耐磨损性能进行研究。结果表明:施加功率超声可使Ni-TiN镀层表面致密、光滑、晶粒细小且无明显团聚现象,TiN颗粒分散更加均匀,Ni晶粒与TiN颗粒的平均粒径为45.1、27.9nm;制得的Ni-TiN镀层耐磨性能较为优异,在干摩擦和油润滑条件下的磨损体积为1.2×10-3、0.2×10-3V/mm3。