Ti对镍基高温自润滑复合材料力学和摩擦学性能的影响

本文中采用热压烧结技术制备了镍基高温自润滑复合材料,研究了镍基合金基体中添加少量Ti对复合材料力学与高温摩擦学性能的影响.研究结果显示:两者的摩擦系数整体较低,添加少量Ti后,复合材料的硬度提高,室温弯曲强度明显降低,室温压缩强度基本不变,摩擦系数总体上略有降低,抗磨性能提高.摩擦机理方面,两者基本相同.

Ni-Mo基高温自润滑复合材料摩擦学性能的研究

用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,简称SPS)技术制备了Ni-Mo-Pb O高温自润滑复合材料,分析NiMo-Pb O复合材料的微观组织结构,研究了Ni-Mo-Pb O复合材料从室温至700℃的摩擦学性能.在烧结过程中,Pb O和Mo之间发生了氧化还原反应,SPS烧结制备的Ni-Mo-Pb O复合材料主要由Ni的固溶体、Pb和钼的氧化物组成.复合材料的摩擦和磨损性能与温度有关.Ni-Mo-Pb O复合材料的摩擦系数随着温度的增加先减小后增加.磨损率随着温度的增加先减小后稍有增加.少量的Pb O加入到镍基合金中显著改善了镍基复合材料的高温摩擦磨损性能.尤其在约500℃时,复合材料显现出非常低的摩擦系数(0.09)和磨损率[约2.8×10_(–6) mm_3/(N·m)],这归因于主要由Pb O、少量的Ni O及钼酸盐组成的致密的润滑膜的形成.

电沉积镍基自润滑复合材料固体润滑剂的研究进展

电沉积镍基自润滑复合材料因其在干摩擦条件下具有的优异的摩擦性能,在一些机械设备中扮演着重要的角色。综述了电沉积镍基自润滑复合材料在所采用的固体润滑剂方面的研究进展,包括石墨结构材料、MoS2和WS2、碳纳米管、高分子聚合物、稀土化合物、金属氧化物等。

Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料的摩擦学性能研究

采用粉末冶金工艺,在Fe-Mo-石墨自润滑复合材料的基础上,制备了添加Ni、Cu两种元素的Fe-MoNi-Cu-石墨高温自润滑复合材料,并在栓-盘式高温摩擦试验机上考察了其在室温、320和450℃下的摩擦学性能;采用金相显微镜、XRD和SEM等表征方法,分析了材料金相组织、物相成分和摩擦表面形貌.结果表明:FeMo-石墨自润滑复合材料中添加Ni和Cu元素,可以强化基体,增强材料的力学性能,改善材料的摩擦学性能.在高温摩擦过程中,Fe-Mo-Ni-Cu-石墨高温自润滑复合材料摩擦表面生成的由石墨+Cu Fe5O8+Fe3O4+Fe2.6Ni0.4O4组成的复合润滑膜是导致其具有良好高温润滑性的主要原因.

复合电镀镍基自润滑材料的研究进展

综述了复合电镀工艺制备镍基自润滑材料的研究进展,包括固体润滑剂特性、工艺因素作用和复合电沉积机理,最后介绍了复合电镀镍基自润滑材料的新进展。

C/C复合材料与镍基高温合金GH3128钎焊

在连接温度为1 170℃、保温时间为60 min的条件下,采用BNi2钎料对C/C复合材料和GH3128进行真空钎焊.利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对接头的界面组织及断口形貌进行分析.结果表明,在钎焊过程中,Cr原子向C/C复合材料侧聚集,并与C原子发生反应生成Cr3C2,改善了BNi2钎料对C/C复合材料的润湿性,从而实现了C/C复合材料与镍基高温合金GH3128的良好结合;C/C复合材料/BNi2/GH3128钎焊接头区域生成Cr3C2,MC,M3Ni2Si,Cr7C3,MB等反应产物.接头的断裂位置发生在靠近C/C复合材料的焊缝区域,接头的抗剪强度为24 MPa.

含BaSO4钴基自润滑复合材料的制备及高温摩擦学性能

采用热压烧结技术制备3种含不同BaSO4质量分数的钴基自润滑复合材料,研究其在室温到1000℃范围内的摩擦学性能。在载荷为15N、滑动速度为0.19m/s的条件下,采用球盘式高温摩擦试验机与Si3N4陶瓷球配副研究复合材料的高温摩擦学性能。采用X线衍射仪和扫描电镜等分析复合材料的物相成分和摩擦表面形貌。研究结果表明:随着BaSO4质量分数的增加,复合材料的硬度和密度逐渐降低。从室温到800℃,复合材料的摩擦因数逐渐降低,这是由于随着温度的上升,复合材料的摩擦表面逐渐形成了由铬酸盐、钼酸盐和氧化物等组成的润滑膜,使得复合材料在高温条件下具有了较优良的减摩耐磨性能。在3种钴基复合材料中,含10%BaSO4的钴基自润滑复合材料在400~800℃范围内的摩擦学性能较好。

碳纤维增强镍基复合材料的高温模拟

采用粉末冶金法制备了短碳纤维增强镍基复合材料和N i80Cr20合金,并根据Larson-M iller参数方程对两种材料的高温力学性能进行了模拟对比研究。高温模拟试验结果表明,试验材料的维氏硬度值和热处理参数P基本上是线性关系,说明Larson-M iller参数方程对镍基复合材料的寿命设计具有一定的适用性。高温模拟研究还表明,碳纤维含量(体积分数)为5%的镍基复合材料的高温力学性能优于N i80Cr20合金的。

镍合金基高温自润滑材料

本文从基体材料研究、固体润滑剂的使用、研制工艺三个方面综合评述了镍合金基高温自润滑材料的研究状况,并指出开展镍合金基高温自润滑材料的研究具有较大的实用意义。

C/C复合材料与镍基高温合金连接接头断裂机制的研究

C/C复合材料与镍基高温合金的连接构件在航空、航天和军工等领域具有很重要的应用前景,利用真空热压工艺成功实现C/C复合材料与镍基高温合金之间的有效连接,并借助SEM、EDS和材料万能试验机,对连接接头的断面及断裂过程进行研究。结果表明:连接中间层可视为特殊的复合材料,接头的断裂模式应为积聚型断裂;而影响接头断裂主要因素则是连接面内各部分材料之间的热膨胀系数的不匹配。

Ni71CrSi中间层钎焊连接C/C复合材料与镍基高温合金GH3044

以Ni71CrSi为中间层在1 180℃×30 min的钎焊条件下,对C/C复合材料和镍基高温合金进行钎焊试验。研究了Ni71CrSi对C/C复合材料和表面SiC改性的C/C复合材料的润湿性。利用扫描电子显微镜、能谱分析仪、万能试验机和微米压痕仪分别对接头的界面组织、显微硬度和剪切断裂过程进行了研究。结果表明,表面未改性的C/C复合材料在连接过程中直接失效,而表面SiC改性的C/C复合材料与镍基合金的接头连接良好,且接头剪切强度达到35.08 MPa,断裂方式呈假塑性断裂。机理分析表明,镍基钎料较好地润湿表面SiC改性的C/C复合材料,接头的显微硬度分布呈中间高两边低的变化趋势,且形成了表面改性C/C/Ni(s.s)+Cr7C3+Ni3Si/Ni(s.s)+Cr3C2+Ni3Si/Ni(s.s)+Cr3C2+MC+Ni3Si/Ni3Si+MC+Ni(s.s)/GH3044界面结构。

含硫镍基高温自润滑合金摩擦对偶的选择

在20℃、300℃和600℃的大气环境下，用销－盘式高温摩擦试验机考察了一种含硫镍基高温自润滑合金（代号A－6G）与1Cr18Ni9Ti、W18Cr4V、TZM、GH4169和HalstelloyC－276合金及自身配副的摩擦磨损行为。试验结果表明，A－6G合金无论与自身还是与其它材料配副，在室温和高温下都具有摩擦系数低，自身及对偶磨损均小的特性，表现出良好的对偶匹配性。尤其，与W18Cr4V和TZM合金配副，具有最佳的摩擦磨损综合性能。与自身配副，也具有较好的摩擦磨损性能。与1Cr18Ni9Ti配副，摩擦系数虽然较高，但对偶双方的磨损都很小。

添加稀土化合物对镍基自润滑合金机械及高温摩擦特性的影响

用粉末冶金热压方法制备了几种含不同稀土化合物 (L a F3,Ce O2 ,L a2 O3)的 Ni- Cr基自润滑合金 ,测试了合金机械性能和高温摩擦磨损性能。研究结果表明 :未添加稀土化合物的合金密度和抗弯强度最高 ;对添加稀土化合物的合金 ,以添加 Ce O2 合金的密度、硬度和抗弯强度最高 ;添加稀土化合物均能降低合金的摩擦系数和磨损率 ,尤其是以添加 L a2 O3合金的摩擦系数和磨损率在各温度下都最低。 X射线衍射分析结果表明 ,在合金中添加稀土化合物 ,增加了合金中镍基固溶体的晶面间距 ,尤其以添加 L a2 O3合金中镍基固溶体的晶面间距最大 。

SiC纤维增强镍基高温合金复合材料的研究进展

SiC纤维增强镍基高温合金复合材料具有更高的比强度、比刚度、耐高温性能和结构稳定性,是减轻高温部件重量,改善力学性能的有效途径,对发展下一代高推重比发动机具有重要意义。针对该类材料由于界面问题的制约发展缓慢,主要总结了SiC纤维增强镍基高温合金的研究进展,分别从SiC纤维增强镍基高温合金复合材料的发展历史、界面反应问题的及界面改善方法等方面进行了分析。

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。

耐高温聚合物基自润滑轴承材料的摩擦学研究进展

综述了聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚和聚醚醚酮等4种耐高温聚合物基自润滑轴承材料的发展现状和摩擦学研究进展,重点讨论了耐高温聚合物基自润滑轴承材料摩擦磨损性能及其磨损机理,同时对未来发展提出建议。

超声电沉积制备镍基纳米复合材料的结构与性能

采用复合电沉积工艺于镀液中添加适量纳米微粒并辅助超声振动搅拌,制得镍基纳米复合材料。研究了该纳米复合材料的微观结构、结晶,并探讨了受稀土添加浓度的影响程度。结果表明:添加适量稀土制备的纳米复合材料表面平整性和结构致密性均较不加稀土条件下有所改善,且显微硬度和抗高温氧化性亦不同程度提高;随稀土添加浓度增大,纳米复合材料的形貌结构呈现变差趋向,显微硬度和抗高温氧化性均对应有所降低,而结晶取向未明显改变。

FHG97/WS_(2)自润滑复合材料力学性能和摩擦学性能的研究

目的探究FHG97/WS_(2)复合材料力学和摩擦学性能。方法采用放电等离子烧结技术制备不同WS_(2)含量的复合材料,通过硬度仪和万能试验机评估材料的力学性能。采用往复式摩擦试验机和白光干涉仪测试25~600℃的摩擦学性能。利用XRD、SEM、EDS和Raman分析材料的物相、显微组织和磨损表面的形貌及元素成分。结果在复合材料制备烧结过程中,WS_(2)与FHG97发生了固相原位反应,生成了Cr_(x)S_(y)和M_(6)C相。新生相提高了复合材料的微观硬度和抗压强度,降低了抗弯强度。摩擦磨损测试结果表明,复合材料的摩擦系数在25~600℃都随温度的升高而降低,添加WS_(2)对摩擦系数降低有积极的作用。磨损率在25~400℃先降低,600℃有所上升。Cr_(x)S_(y)和M_(6)C协同作用使复合材料在25~200℃改善了摩擦磨损性能。400℃时,磨损表面形成的NiO、Cr_(2)O_(3)和Ni_(2)CrO_(4)等氧化物,以及Cr_(x)S_(y)的协同作用使得FW1的磨损率下降1个数量级。600℃时,Cr_(x)S_(y)软化降低了氧化膜的粘附力,使FW1的磨损率略有上升。FW2表面未形成氧化膜,M_(6)C脱落对表面形成磨粒磨损,加剧了表面磨损。结论制备的FHG97/WS_(2)复合材料具有优异的力学性能,FW1在25~600℃内具有最优的摩擦学性能。FHG97/WS_(2)体系材料中WS_(2)的添加量应考虑原位反应对基体中Cr的消耗,避免在高温下无法形成保护性的氧化膜。

Ni-20Cr/hBN自润滑材料的高温氧化行为

采用粉末冶金法制备六方氮化硼(hBN)含量为8%、10%和12%(质量分数)的Ni-20Cr/hBN自润滑复合材料,研究其在600、700和800℃的高温氧化行为,绘制氧化动力学曲线,并利用XRD和SEM分析氧化层的成分和形貌。结果表明:Ni-20Cr/hBN复合材料在600℃氧化300 h后氧化反应不明显;在700和800℃氧化300 h后出现较明显的氧化产物,主要有Cr2O3、NiCr2O4和CrBO3。氧化反应前100 h的氧化行为符合氧化增量动力学曲线,800℃的氧化抛物线速率常数比700℃的高一个数量级;而氧化100 h后,由于B2O3的熔融,试样质量保持不变或甚至呈下降趋势;在700℃下连续氧化膜基本形成,起到较好的保护作用,在800℃时氧化膜出现不同程度的腐蚀。

用Ni-Ti粉末做中间层连接C/C复合材料和GH3128镍基高温合金(英文)

通过包埋工艺在C/C复合材料表面制备了改性SiC涂层。采用Ni-Ti粉末作中间层连结材料,利用真空热压扩散工艺成功制备了SiC涂层改性C/C复合材料与GH3128镍基高温合金的连接样件。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪和材料万能试验机,研究了SiC涂层改性C/C复合材料与GH3128镍基高温合金连接接头及其界面的元素分布、微观结构及力学性能。结果表明,在C/C复合材料表面制备SiC涂层,不仅充分改善了C/C复合材料对Ni-Ti中间层连结材料的润湿性,而且还有效缓解C/C复合材料与GH3128连接界面因热膨胀不匹配而造成的热应力。经过SiC涂层改性处理的连接接头,其室温剪切强度可达22.49MPa;而没有经过SiC涂层改性处理的连接接头,其室温剪切强度几乎为零。