Al_(2)O_(3)-Ag@Ni-Mo自润滑材料宽温域多循环摩擦学性能研究

采用真空热压烧结工艺制备了Al_(2)O_(3)-Ag@Ni-Mo自润滑材料,分析了Al_(2)O_(3)-Ag@Ni-Mo自润滑材料的微观组织结构,研究了Al_(2)O_(3)-Ag@Ni-Mo自润滑材料从室温到800℃的摩擦学性能以及其在800℃时的多循环摩擦学性能,并通过磨损表面分析探讨了其在宽温域以及多循环条件下的润滑机理.结果表明:将软金属润滑剂以Ag@Ni核壳结构的形式添加到基体材料中,可使Al_(2)O_(3)陶瓷在宽温域环境下摩擦学性能得到显著改善,实现了材料在较宽温度范围内的连续润滑.同时,由于Ni的保护作用,能够减少Ag在高温下的扩散问题,使其在5个循环周期后依然能保持良好的摩擦学性能,从而延长材料服役寿命.

织构化钛合金表面二硫化钨磷酸盐涂层的制备及其宽温域摩擦学性能

本文中以水为分散介质,二硫化钨为固体润滑剂,二氧化锆为增强相,磷酸二氢铝为黏结剂,采用喷涂工艺在织构化的钛合金表面制备环境友好型的磷酸盐涂层.考察涂层在室温~400℃范围内的摩擦磨损性能,并探究涂层与钛合金表面微织构的协同减摩抗磨机制及其对涂层磨损寿命的影响.结果表明:钛合金表面的二硫化钨磷酸盐涂层在宽温域条件下展现出良好的减摩抗磨性能.在400℃时,含有涂层的钛合金磨损率可降低至1.3×10^(−4)mm^(3)/(N·m),比钛合金基底的磨损率降低了45%.在钛合金表面构筑微织构,可进一步改善涂层的耐磨损性能,延长宽温域条件下的磨损寿命.在室温~400℃温度范围内,钛合金织构化表面涂层与TC4球对摩的摩擦系数均可低至0.30以下,磨损率可低至1.2×10^(−5)mm^(3)/(N·m)以下.同时提出了高温条件下涂层的润滑机理,以及表面微织构与固体润滑涂层间的“机械互锁”与“自补偿润滑”的减摩抗磨机制.

Al_(2)O_(3)+TiO_(2)复合颗粒对激光熔覆Inconel 718基润滑涂层显微组织及高温磨损行为的影响研究

针对Inconel 718镍基合金易在宽温域条件下发生磨损失效的问题,选用2种不同含量Al_(2)O_(3)+TiO_(2)颗粒(10%,20%,质量分数)作为陶瓷增强相,利用激光熔覆技术制备了2种Inconel 718-MoS_(2)-Al_(2)O_(3)-TiO_(2)高温耐磨润滑复合涂层,系统地研究了复合涂层的微观组织、力学性能和摩擦学性能,以为其在摩擦学领域的应用提供数据支持。结果表明:复合涂层主要由γ-Ni固溶体、γ'-Ni_3(Ti, Al)金属间化合物、Ti_(3)O_(5)和Al_(2)O_(3)陶瓷增强相以及MoS_2润滑相共同组成。当TiO_(2)和Al_(2)O_(3)的含量达到20%时,更高含量的Ti_(3)O_(5)和Al_(2)O_(3)有利于涂层高的硬度和弹性模量,显微硬度最高可达455 HV_(0.3),然而会造成Ti_(3)O_(5)和Al_(2)O_(3)物相晶粒粗大,不利于弹性模量和抗塑性变形能力的提升。当摩擦温度为室温~200℃时,TiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量为10%的复合涂层的摩擦系数和磨损率显著升高并达到了最大值,磨损机理主要为磨粒磨损和片层脱落;随着温度升高到400℃,涂层磨痕表面能够形成连续氧化膜促使磨损率显著降低。当温度达到600~800℃,2种复合涂层摩擦表面都能形成连续光滑的氧化膜起到润滑效应,使摩擦学性能得到显著改善,特别是磨损率相比于Inconel 718合金涂层降低1个数量级。当TiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量达到20%时,复合涂层在中高温下有更优异的摩擦学性能。通过对比发现Inconel 718-MoS_(2)-Al_(2)O_(3)-TiO_(2)复合涂层相比于Inconel 718合金涂层在室温~800℃表现出更优异的摩擦学性能。

V-Al-C-N宽温域涂层的制备及其摩擦学行为

目的设计制备用于高速切削难加工材料的长寿命刀具涂层。方法采用三靶磁控共溅射技术,通过改变石墨靶材的溅射功率,调控不同润滑相的配比,制备具有不同C含量的V-Al-C-N纳米复合涂层。利用纳米压痕仪和高温摩擦试验机,对涂层的力学性能和摩擦学性能进行检测。采用透射电镜和扫描电镜观察涂层的显微结构和摩擦磨损表面形貌,并分析其磨损机理。结果制备了具有优异性能的V-Al-C-N纳米复合刀具涂层。当涂层中C原子数分数为29.40%时,涂层的硬度和弹性模量分别高达36.3 GPa和370.5 GPa。在室温(RT)~650℃宽温域范围内,涂层具有稳定、良好的摩擦学性能。RT条件下,涂层中的磨痕很浅,摩擦因数(COF)为0.43;在300℃工作时,对比VAlN涂层,其非晶包裹纳米晶的结构使得掺C后的COF降低了14%,至0.72,磨损机理包含磨粒磨损和氧化磨损;650℃条件下,磨痕出现大量犁沟,大量磨屑在摩擦轨道两侧被压实,此时氧化反应明显加剧,涂层表面生成V_(2)O_(5)润滑相,摩擦因数稳定在0.35。结论采用三靶磁控共溅射技术,在VAlN涂层中引入不同含量的C,可提高其力学性能,并在一定程度上降低涂层的高温摩擦因数。不同温度条件下摩擦因数的变化与涂层的磨损机制有关。