阴极电流密度对6061铝合金在含Na_(2)WO_(4)电解液中微弧氧化膜结构和耐磨性能的影响

目的 研究恒流模式下阴极电流密度对6061铝合金在含Na2WO4的电解液中制备的微弧氧化膜厚度、形貌、相组成及耐磨性能的影响。方法 固定阳极电流密度为5.0 A/dm^(2),阴极电流密度分别为0、1.25、2.5、3.75、5.0 A/dm2,对6061铝合金进行微弧氧化40 min。用涡流测厚仪测量了氧化膜的厚度,用扫描电镜观察了微弧氧化膜的表面形貌和截面形貌,用能谱分析仪分析了氧化膜的表面成分,用X射线衍射分析仪分析了微弧氧化膜的相组成,用往复式摩擦磨损试验机测试了氧化膜的耐磨性能。结果 随着阴极电流密度的增加,氧化膜内的W含量逐渐减少,氧化膜颜色逐渐变浅,氧化膜厚度逐渐增加。微弧氧化膜的主要组成相为α-Al2O3和γ-Al2O3。当阴极电流密度从0 A/dm2增加到3.75 A/dm2时,氧化膜内孔洞的数量和尺寸逐渐减少,孔洞到氧化膜/基体界面的距离逐渐增加,氧化膜的耐磨性能逐渐提升。当阴极电流密度为3.75 A/dm2时,氧化膜的磨损率最低,仅为1.07×10-4mm3/(N·m)。但阴极电流密度增加到5.0 A/dm2时,氧化膜表层出现孔洞和剥落,耐磨性能下降。结论 阴极电流的加入有助于增加6061铝合金微弧氧化膜的厚度,提高氧化膜的致密性和耐磨性能,但过高的阴极电流会导致氧化膜表层出现孔洞,降低耐磨性能。

超疏水表面加工技术及耐磨性能研究进展

当前制备的超疏水表面耐磨性能普遍较差,因而其在各领域的应用受到限制。研究表明微纳结构和低表面能是实现功能表面超疏水性能的关键因素,因此,首先基于超疏水表面作用机制,对超疏水表面织构进行了归纳,旨在通过优化表面织构来解决微纳结构易磨损难题;然后对超疏水表面加工技术进行了梳理总结,从成本和效率两个方面分析了降低表面能的措施,为拓展超疏水表面加工体系提供思路;进而详细总结了超疏水表面耐磨性的分析手段,并阐述了提高超疏水表面耐磨性的方法;最后,展望了耐磨性超疏水表面的未来发展前景,以期推动超疏水表面在工程中的大规模应用。

高速激光熔覆工艺参数对Fe基合金熔覆层组织与耐磨性能的影响

采用高速激光熔覆技术在27SiMn钢筒形件表面制备Fe基合金熔覆层,对不同工艺参数下该熔覆层的组织形貌、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析,探究高速激光熔覆工艺参数对熔覆层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明:不同工艺参数下,熔覆层内部无孔洞、裂纹等缺陷,与基体均形成有效的冶金结合;熔覆层厚度随激光功率的增加先上升后下降;随送粉速率的增加而增加,熔覆层显微硬度、耐磨性随激光功率、送粉速率的增加呈增加的趋势,在实验参数范围内,功率为3000 W、送粉速率为28 rad/min时为最优参数。

超声功率对连杆轴瓦Ni-Al_(2)O_(3)镀层耐磨性能的影响

用超声-喷射电沉积方法研究了超声波功率对连杆轴瓦表面Ni-Al_(2)O_(3)镀层耐磨性的影响。用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、高分辨率电子显微镜(TEM)对Ni-Al_(2)O_(3)镀层的表面形貌、物相组成、组织结构进行分析,用摩擦磨损试验机及纳米显微硬度计对镀层的显微硬度及耐磨性能进行研究。结果表明:超声波功率通过空化效应及微射流作用搅拌镀液,可使Al_(2)O_(3)纳米粒子更好的悬浮在镀液中,从而影响镀层耐磨性。当超声波功率为200 W时,Ni-Al_(2)O_(3)镀层中Ni峰低且宽,镀层晶粒细小,结构致密,显微硬度达到639.2HV,摩擦因数和磨损质量损失分别为0.53和0.27 mg。涂覆Ni-Al_(2)O_(3)镀层的连杆轴瓦磨损量仅为0.31 mg,耐磨性高于未涂覆Ni-Al_(2)O_(3)镀层的连杆轴瓦。

仿生犁铧耐磨性能仿真分析与试验研究

目的解决传统犁铧耐磨性差、使用寿命短等问题。方法以栉孔扇贝壳为仿生原型,对其表面几何特征进行提取,将棱纹几何结构特征应用于犁铧的设计。设计6种不同仿生棱纹方向及3种不同仿生棱纹间距的犁铧试样,建立离散元模型,分析土壤颗粒运动速度场以及犁铧耕作阻力图。结果表面仿生结构设计改变了土壤颗粒的流动方向,减小了土壤堆积量,降低了所需牵引力,从而提高了耐磨性能。不同仿生棱纹方向犁铧试样中,F-1竖棱纹结构试样的平均耕作阻力最小,平均耕作阻力值为1681.73 N;不同仿生棱纹间距犁铧试样中,棱纹间距为5 mm的F-1-1仿生表面接触的土壤颗粒的运动速度分布和趋势最佳。通过田间试验得出,同种仿生棱纹方向结构设计下,棱纹间距为5 mm的F-1-1试样的耐磨性能最佳,相比传统犁铧试样磨损量减少17.25%。结论合理改变表面仿生棱纹方向与间距设计可显著提高犁铧耐磨性,为仿生技术在农业机械方向上的应用提供参考。

Ni,Co元素对FeCrAlCu系高熵合金涂层组织和耐磨性能的影响

为了解决金属零件表面的防护问题,采用冷喷涂辅助感应重熔合成高熵合金涂层的方法,在45#钢基体表面制备FeCrAlCu,FeCrAlCuNi,FeCrAlCuCo,FeCrAlCuNiCo高熵合金涂层,通过XRD,SEM,EDS,TEM,磨擦磨损试验机等,研究Ni,Co元素添加对FeCrAlCu系高熵合金涂层的相结构、显微组织以及耐磨性能的影响。结果表明:FeCrAlCu系高熵合金涂层均为FCC+BCC相构成,其中Ni元素添加可以促进FCC相形成,Co元素添加促进B2相(AlCo)生成。FeCrAlCu系高熵合金涂层组织均为树枝晶,随着Ni,Co元素的同时添加,涂层中的枝晶数目增加,并明显粗化。Ni,Co元素同时添加时,FeCrAlCuNiCo高熵合金涂层的摩擦性能最佳,涂层的硬度为565.5HV,摩擦因数为0.349,磨损率为3.97×10^(-5)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)。

第二相增强铁基非晶复合涂层耐磨性能研究

目的改善涂层的耐磨性能。方法挑选球状碳化钨粉末、块状金属钨粉、类球形氧化铝粉末、片状氧化铝粉末、氮化硅晶须、片状硫化钼粉末以及块状氮化钛粉末作为增强相,制备出铁基非晶复合涂层,分析涂层的组织与显微结构,表征非晶相与第二相之间的界面结合,并对不同涂层的耐磨性能进行测试,讨论第二相性质对复合涂层性能产生的影响。结果涂层的摩擦因数主要与表面氧化程度有关,低负载下W、WC以及球状Al_(2)O_(3)颗粒相能够减少涂层表面非晶的晶化,摩擦因数均低于0.3;高负载下非晶涂层的摩擦因数主要受涂层表面硬质相上粉率的影响,提高硬质相的上粉率能有效改善涂层的耐磨性能,上粉率较高的W、球状Al_(2)O_(3)以及WC 3种涂层最终的摩擦因数分别为0.41、0.44以及0.45,其余硬质相占比较低的涂层均在0.48左右。结论涂层磨损主要分为3个阶段:初期的磨合阶段、中期的稳定磨损阶段,以及涂层由于摩擦过程的热量积累出现氧化,当氧化积累到一定程度后就进入后期的剧烈磨损阶段,涂层表面的氧化脱落与新相生成的速度达到平衡,摩擦因数逐渐稳定不再变化。

季冻区纳米SiO_(2)改性SAP路面混凝土的耐磨性

为解决季冻区高吸水性树脂(SAP)路面混凝土耐磨性下降的问题,通过耐磨性试验探索了纳米SiO_(2)(NS)对季冻区SAP路面混凝土磨损量的影响;采用压汞仪(MIP)和扫描电镜(SEM)研究了冻融前后NS改性SAP路面混凝土孔结构和微观形貌的变化,从细微观角度阐述其耐磨性的提升机理;并对其微观结构与耐磨性进行相关性分析。研究结果表明,经150次冻融循环之后,掺有3%NS的改性SAP路面混凝土在200 N磨耗负荷下的磨损量较基准下降30.92%,20~50nm的孔占比上升,50~200nm的孔占比下降,总孔隙量和孔隙率减少,界面区裂缝数量和尺寸大幅降低,内部密实性程度显著提高,耐磨性明显增强。

H13热作模具钢表面强化层耐磨性能研究进展

H13钢被广泛用于铝合金、镁合金等金属的热挤压模和压铸模,服役环境恶劣,常规处理淬、回火后,耐磨性严重不足,易导致热疲劳裂纹的产生,从而影响模具使用寿命和产品质量。对H13热作模具钢表面进行强化是提高耐磨性及服役寿命的有效手段。综述了国内外关于H13热作模具钢表面强化的研究现状及进展,并对H13模具钢表面改性技术发展方向做出展望。

TC4表面掺La微弧氧化涂层的显微结构与耐磨性的研究

针对TC4钛合金在服役期间耐磨性较差等问题,本文在乙酸钙-六偏磷酸钠电解液体系下运用微弧氧化工艺在TC4钛合金表面制备出掺La陶瓷涂层。重点研究了电解液中掺杂La(NO_(3))_(3)对TC4钛合金微弧氧化涂层(MAO)耐磨性的影响。利用XRD、SEM、显微硬度计、摩擦磨损试验机、涂层附着力划痕仪等仪器对不同La(NO_(3))_(3)掺杂量下的微弧氧化涂层的物相组成、微观形貌、厚度、显微硬度、摩擦因数、结合力等指标进行表征。结果表明:随着La(NO_(3))_(3)掺杂量增加,MAO涂层由HAp、A-TiO_(2)、R-TiO_(2)、La_(2)O_(3)相组成。掺La陶瓷涂层厚度虽略有减小,但致密性有所提高。涂层的显微硬度先增大后减小、摩擦因数先减小后增大。当La(NO_(3))_(3)掺杂量为6 g/L时,涂层显微硬度提高31.18%,涂层与基体结合力提高30.59%,MAO涂层摩擦因数最小,约为0.55。

改性铸造废砂对混凝土力学及耐磨性能的影响

用水玻璃对铸造废砂进行了改性处理,研究了改性铸造废砂的掺量(0、10%、30%、50%、70%)对混凝土力学性能和耐磨性能的影响。结果表明:随着改性铸造废砂掺量的增加,试件的28 d抗压强度先增大后减小,最佳掺量为10%;随着改性铸造废砂掺量的增加,试件的28 d弹性模量和磨耗量降低,说明弹性变形能力变大,耐磨性能提高。

建筑铝合金模板的表面改性与耐蚀耐磨性能研究

为了提升建筑铝合金模板的表面耐蚀性和耐磨性,在6061铝合金模板表面制备了聚氨酯/Al(Ni基非晶合金)涂层,研究了Ni基非晶合金粉替代Al粉比例对复合涂层表面形貌、截面形貌、硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。结果表明:随着Ni基非晶合金粉替代率的升高,复合涂层表面孔洞数量减少,孔洞等缺陷所占面积分数有所减小,不同Ni基非晶合金粉体积分数的复合涂层的厚度都约为125μm。在涂层中加入Ni基非晶合金粉后,复合涂层的显微硬度、耐磨性有不同程度提高,与基体的结合强度有不同程度减小,且随着复合涂层中Ni基非晶合金粉体积分数的增加,复合涂层的显微硬度逐渐增大,与基体的结合强度和磨损率逐渐减小。添加Ni基非晶合金粉的复合涂层的腐蚀速率都小于未添加Ni基非晶合金粉的T0涂层,且Ni基非晶合金粉体积分数为45%的复合涂层具有较高的硬度、耐磨性及最佳耐蚀性能。

氮氢比对H13钢离子渗氮组织和耐磨性能的影响

针对H13钢离子渗氮精密热锻模具出现早期疲劳裂纹或龟裂问题,开展温度520℃、气压250 Pa、不同氮氢比条件下的离子渗氮试验,以考察渗氮气氛中氮氢比对渗层组织及耐磨性能的影响规律。利用X射线衍射仪、共聚焦显微镜、扫描电镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机分析不同氮氢比渗氮后渗层的相结构、显微组织、显微硬度及耐磨性能。结果表明:渗氮时间3 h、氮氢比为1∶3、1∶4、1∶5时,渗层物相主要由ε-Fe_(2-3)N、γ′-Fe_(4)N、α_(N)-Fe(N)相组成,氮氢比为1∶8时渗层物相主要为γ′和αN相;渗层深度及硬度随渗氮气氛中氮浓度降低而减小,氮氢比为1∶8时,延长渗氮时间可增加渗层厚度,在60μm渗层深度内硬度可达800~900 HV_(0.1)。氮氢比为1∶3、1∶4的渗层的磨损机理以疲劳磨损为主;氮氢比为1∶5、1∶8的渗层的磨损机理以磨粒磨损为主。采用氮氢比为1∶8对H13钢进行离子渗氮,渗层中无化合物层和脉状组织,渗层可获得适中的硬度和较佳的韧性,具有较好的耐磨性能。

合金灰口铸铁气缸套组织形貌与耐磨性研究

针对5种成分和组织的灰口铸铁气缸套,包括2种贝氏体铸铁气缸套和3种珠光体铸铁气缸套,全面分析了其成分、相组成及硬度等材料特性,将喷钼活塞环与5种合金灰口铸铁气缸套对磨,通过比较各配对副的摩擦磨损性能,获得了喷钼活塞环与5种合金灰口铸铁气缸套的匹配规律。研究结果表明:5种气缸套材料均为由硬质相、基体和石墨构成的复合耐磨结构,各组分的性能、分布及其配比,是决定耐磨性的关键因素。珠光体基体气缸套的磨损量相对稳定,气缸套与活塞环的相对磨损量正常;铸态贝氏体气缸套磨损较轻,配对活塞环的磨损量比珠光体气缸套大;贝氏体气缸套和活塞环的磨损均量很小。

离子氮碳氧三元共渗对45钢耐蚀耐磨性能的影响与机理研究

研究选择45钢为原材料,分别采用绿色环保离子氮碳氧三元共渗技术(Plasma oxynitrocarburising,PNCO)和传统淬火-抛光-淬火技术(Quench-polish-quench,QPQ)进行表面改性,并利用SEM,XRD,摩擦磨损试验机,浸泡腐蚀实验对比分析2种方法的改性效果,包括截面显微组织、表面形貌、物相、耐磨性和耐蚀性。结果表明,PNCO处理后,获得了与QPQ处理相同的多层次渗层结构,由表层1~2μm氧化膜及次表层化合物层和有效硬化层构成,且PNCO处理后表面氧化膜成纳米结构,化合物层比QPQ更加致密。同时,PNCO处理后,磨损率和腐蚀失重率分别为1.39 mg/(N·m)和0.39%,耐磨耐蚀性均略优于QPQ,为研究绿色高效高性能表面改性技术提供了可行的研究方向。

高速激光熔覆FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层组织及耐磨性研究

采用高速激光熔覆技术在201不锈钢表面制备了FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层,研究了FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层显微组织、相分布、显微硬度及干滑动磨损性能。结果表明,FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层由单一的FCC固溶体组成,熔覆层未产生明显裂纹等缺陷,并与基体形成了良好的冶金结合。FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层的显微硬度(439±2.1)HV,约为201不锈钢基体显微硬度的2倍。涂层的强化机制主要为细晶强化和固溶强化。高速激光熔覆技术制备的FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层具有良好的耐磨性,平均摩擦因数为0.246,比磨损率2.59×10^(-6)mm^(3)/(N·m),磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损,其耐磨性明显优于201不锈钢基体。采用高速激光熔覆技术制备的FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层可显著提升机床部件的表面硬度、耐磨损性能和服役寿命。

GO掺杂对TA1钛合金等离子体电解氧化涂层硬度和耐磨性能的影响

本研究在掺杂氧化石墨烯(简称“CO”)的硅酸盐电解液中对TA1钛合金进行等离子体电解氧化处理,旨在获得较高硬度的等离子体电解氧化陶瓷涂层(PEO)。通过表征涂层的物相组成、表面与截面形貌、粗糙度、显微硬度、摩擦因数以及结合力等参数,分析了CO浓度对涂层性能的影响。研究结果表明,CO参与涂层的形成过程,能够有效地减小微孔和裂纹尺寸,表面粗糙度降低。涂层厚度虽然略有降低,但致密性显著增加。与未掺杂GO的PEO涂层相比,当GO掺杂量为0.6g·L^(-1)时掺杂GO的PEO涂层显微硬度提升18.54%,摩擦系数降低84%,临界载荷强度提高32.59%。

纳米SiO_(2)对路面混凝土力学及耐磨性能的影响研究

为改善水泥混凝土路面抗弯拉强度及耐磨性不足,影响行车舒适性的难题,采用向路面混凝土中加入纳米SiO_(2),借助力学试验及磨耗试验,研究不同纳米SiO_(2)掺量对路面混凝土力学强度及耐磨性的影响。试验结果表明:加入纳米SiO_(2)对路面混凝土抗压强度、抗弯拉强度以及耐磨性均有较大提升,且均随纳米SiO_(2)掺量的增加,各项性能均呈现出先增大后减小的趋势,在纳米SiO_(2)掺量为3%时,路面混凝土抗压强度、抗弯拉强度及耐磨性能最优,分别比基准混凝土提升17.1%、19.7%及28%,改善效果明显。

高熵复合材料微观结构、力学性能及耐磨性研究进展

自2004年以来,高熵合金因其独特的成分设计理论、微观结构以及优异的力学性能、高温稳定性、耐磨性和抗辐照性能等引起越来越多学者的关注,有望应用于核电站、航空航天等重要领域及重大装备。而在高熵合金中加入适量的增强相,或者将高熵合金作为增强相添加到金属基体中制备的高熵复合材料可以进一步提高材料的性能。与传统复合材料相比,高熵复合材料不仅克服了界面稳定性差的问题,还显示出优异的强塑性结合,因此近年来高熵复合材料逐渐成为复合材料领域研究的热点。基于此,本文简要介绍了近年来高熵复合材料的研究进展,分别从高熵复合材料的制备方法、微观结构、力学性能和耐磨性等方面进行了讨论,最后总结了高熵复合材料目前存在的一些问题,并对其未来的发展进行了展望。

钢背及合金层厚度对ZChSnSb11-6巴氏合金耐磨性的影响

利用MFT-500多功能摩擦机对ZSnSb11Cu6(11-6)巴氏合金及采用离心铸造方法在40Cr钢钢背上浇铸的厚度为2.0、2.5 mm的ZChSnSb11-6巴氏合金层进行了摩擦磨损试验,研究了钢背及合金层厚度对巴氏合金耐磨性的影响。结果表明:与无钢背巴氏合金相比,有钢背2.5 mm厚巴氏合金的耐磨性提高了26.6%,而2.0 mm厚巴氏合金的耐磨性下降了12.8%。有钢背2.0 mm厚巴氏合金的硬度较高,磨痕和犁沟较浅,但其残余拉应力最大,麻点数量最多、剥落程度最大,耐磨性最差;而2.5 mm厚巴氏合金的麻点数量最少、剥落程度最小,磨痕和犁沟也较浅,耐磨性最好;相较于2.5 mm厚巴氏合金,无钢背巴氏合金的残余拉应力较小,但其硬度最低,磨痕和犁沟最深,麻点数量更多、剥落更严重,耐磨性较差。