hBN含量对CuAl/hBN封严涂层高温磨损性能的影响

目的 研究hBN含量对CuAl/hBN可磨耗封严涂层在450℃下磨耗性能的影响。方法 利用大气等离子喷涂工艺制备原始粉末中hBN质量分数分别为10%、15%、20%、25%的Cu Al/hBN涂层。采用QUALITEST表面洛式硬度仪表征喷涂态涂层表面洛氏硬度。采用高温摩擦磨损试验机及场发射扫描电镜等方法,表征450℃下涂层及摩擦副的磨损形貌和质量磨损比,探讨涂层的磨损机理。结果 随着原始粉末中hBN质量分数由10%增加至25%,所制备喷涂态涂层的表面洛式硬度逐渐降低,分别为69HR15Y、56HR15Y、46HR15Y、36HR15Y。涂层与摩擦副之间的质量磨损比分别为-0.88%、-0.25%、-0.13%、-1.40%,在原始粉末中hBN质量分数为20%时质量磨损比更接近0,涂层磨耗性能更优异。涂层与摩擦副在相对摩擦过程中,主要以涂层的磨损剥落为主。在摩擦销接触面上同时观察到混合转移层,且随着涂层hBN含量的增高,接触面转移层质量先减小后增大,表面涂抹程度更加平缓,形貌起伏更加均匀。结论 低线速度条件下,摩擦热效应对涂层及摩擦副形貌及二者间的磨损行为的影响起关键作用。hBN组分理论上存在最优值,保证封严涂层获得最佳的磨耗性能。综合而言,CuAl/20%hBN涂层与摩擦副的摩擦相容性更优异。

新型精铸热锻模具钢高温磨损性能同其显微组织的相关性

研究了经不同热处理条件下的新型精铸热锻模具钢的组织同其高温磨损性能的相关性,对比分析了新型铸钢与H13锻钢的高温磨损性能,并探讨了其磨损机理.结果表明:新型精铸热锻模具钢的高温耐磨性能明显优于锻钢H13;在马氏体、贝氏体和马贝复相3种组织中,贝氏体和马贝复相的高温耐磨性能较好,马氏体相的高温耐磨性能最差;经过400～620℃回火处理的新型精铸热锻模具钢的硬度为42～43HRC,高温耐磨性能较好;当回火温度大于650℃或小于400℃时,新型精铸热锻模具钢的磨损率明显增大,耐磨性显著降低.

精铸热锻模具钢的合金成分设计及其高温磨损性能研究

探讨了精铸热锻模具钢合金化设计的依据和合金成分设计较佳的参数范围，开发出高耐磨精铸热锻模具钢，烈用MG-2000型销．盘式高温摩擦磨损试验机在干摩擦、400℃条件下，研究了精铸热锻模具钢的高温磨损性能．结果裂明：合金成分设计参数应控制为V／C在3．00～3．60之间，C余在0．10～0．25之间，Cr／Cr＋Mo在0．68～0．85之间，Cr／C余〉16．60，Mo／C余〉16．00；所研制的精铸热锻模具钢的淬火组织为马贝复相组织，回火后碳化物以弥散析出V4C3为主，含有少量Cr和Mo的碳化物，Cr、Mo主要固溶于α-Fe中，以保证精铸热锻模具钢的热强性和热稳定性；梢铸模具钢具有较好的高温耐磨性，磨损率明显低于H13钢．其磨损机制为氧化磨损，即在精铸热锻模具钢的高温磨损表面形成Fe3O4和Fe2O3。

新型精铸热锻模具钢与H13钢高温磨损性能的对比研究

研究了新型精铸热锻模具钢的高温磨损性能,并与H13钢进行对比探讨高温磨损机理.结果表明:新型精铸热锻模具钢具有高的高温磨损性能,磨损率显著低于H13钢,仅为H13钢的1/3～1/5.高温磨损机理为氧化物疲劳剥落磨损,精铸热锻模具钢磨损磨屑为厚大块状,而H13钢磨损磨屑以条状为主.

核阀阀瓣激光熔覆层显微组织和耐高温磨损性能研究

应用 5kW横流CO2 激光器对核阀阀瓣密封面进行Co基合金的激光熔覆处理 ,对激光熔覆层和等离子熔涂涂层进行了显微组织分析和抗高温冲击滑动磨损性能对比试验研究。结果表明 :激光熔覆层的组织细密均匀 ,气孔、夹杂物少 ,稀释率低 ,其抗高温冲击滑动磨损性能明显高于等离子熔涂工艺。

合金元素对镁合金压铸模具钢高温磨损性能的影响

研究了Co、Mo、W和V元素对新型镁合金压铸模具钢高温磨损性的影响。结果表明,当Co元素添加量为8%时,该模具钢的高温耐磨性最好。基体中添加W元素可大幅提高镁合金压铸模具钢的高温耐磨性,添加Mo和V元素对镁合金压铸模具钢的高温磨损性能影响较小。

时间和粗糙度对4Cr5Mo2V钢离子氮化层高温磨损性能的影响

目的提高4Cr5Mo2V钢离子氮化层的高温磨损性能。方法以表面粗糙度(Ra)与氮化时间为变量,通过正交和单变量试验对4Cr5Mo2V钢进行离子氮化。使用显微硬度仪、光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、高温摩擦磨损试验机分别表征4Cr5Mo2V钢离子氮化层的表面硬度、显微硬度梯度、有效厚度、疏松度、物相及高温磨损性能,利用扫描电子显微镜(SEM)和光学轮廓仪对渗层微观组织及高温摩擦磨损试样的磨损体积、磨痕形貌、截面形貌进行分析。结果氮化6 h时,渗层表面硬度及有效厚度均随粗糙度增加而增大,但疏松度均在3—4级,渗层质量差且高温磨损性能不佳;氮化10 h时,离子氮化效果与氮化6 h时相反,且Ra为1.05μm的试样氮化层逐渐减薄至200μm,渗层疏松度进一步增加至5级;当氮化时间达到14 h时,Ra为0.15μm的试样获得质量最优的氮化层,其渗层有效厚度为300μm,显微硬度梯度为5级,渗层疏松度为1级,该试样在高温摩擦磨损试验下,磨损率比Ra为1.05μm的氮化试样低64%,高温磨损性能显著提高。结论随着氮化时间的增加,表面粗糙度的增大会造成4Cr5Mo2V钢离子氮化层的减薄及疏松度的增加,使其高温磨损性能变差。表面粗糙度为0.15μm的4Cr5Mo2V钢经14 h氮化后,离子氮化层质量最佳,渗层的高温磨损性能有效提高。

HVAF喷涂纳米结构Ni基涂层组织及高温磨损性能研究

利用AC-HVAF喷涂技术制备了纳米结构Ni基涂层,对涂层组织以及高温磨损性能进行研究。结果表明:涂层主要由γ-Ni固溶体以及Ni和Cr的化合物组成,Ni基涂层的抗高温性和弥散分布的化合物,有助于提升涂层高温磨损性能。涂层主要由20~70 nm的纳米粒子组成,涂层具有较好的高温耐磨性,500℃高温磨损失重小于基体的1/3,摩擦系数仅为0.4左右,涂层的高温磨损以磨粒磨损为主。

煤油流量对NiCrBSi-CrSi_(2)涂层微观结构及高温磨损性能的影响

在12CrMoVG基体上通过超音速火焰喷涂(HVOF)技术,分别采用不同煤油流量制备了NiCrBSi-CrSi_(2)复合涂层。利用XRD、SEM、EDS、Raman、维氏显微硬度计、电子拉伸试验机和高温旋转式摩擦磨损试验机分别表征了不同煤油流量下涂层物相、组织结构、力学性能和高温摩擦磨损性能。结果表明:不同煤油流量涂层的物相组成基本相同,均有γ-Ni、Ni_(3)B、Cr_(2)B、CrSi_(2)和Cr_(5)Si_(3),但随着煤油流量的升高,涂层中的CrSi_(2)和Cr_(2)B的部分会分别转变为Cr_(5)Si_(3)和CrB相。涂层显微硬度和结合强度随着煤油流量的升高均呈现先增后减的趋势,孔隙率和磨损率表现出先减后增的趋势。当煤油流量为30 L/h时,粉末熔融效果最好,涂层的孔隙率最低为0.17%,显微硬度(HV0.3)最高达到5576.2 MPa,结合强度最高为59MPa,磨损率最低为2.84×10^(-14)m^(3)·(N·m)^(-1)。磨痕表面产生的Cr_(2)O_(3)、SiO_(2)和NiCr_(2)O_(4)等氧化物以及较高的涂层硬度使得30 L/h的涂层显示出最优的耐高温摩擦磨损性能。涂层的磨损机制以氧化磨损和黏着磨损为主。

喷丸对4Cr5Mo2V钢高温摩擦磨损性能的影响

对4Cr5Mo2V钢试样进行3道次复合喷丸,通过与未喷丸试样对比,研究了喷丸对试验钢表面形貌、显微组织、硬度、残余应力以及高温(100,300,500℃)摩擦磨损性能和机制的影响。结果表明:喷丸处理显著提高了试验钢表面粗糙度,使试验钢表面形成了明显的塑性变形层、硬化层与残余压应力层;在100,300,500℃下,与喷丸前相比,喷丸后试验钢的磨损率分别降低了41.8%,17.1%,63.3%,耐磨性能的提高与喷丸产生的硬化层和残余压应力层有关。在100,300℃下,喷丸前后试验钢的磨损机制均主要为黏着磨损和磨粒磨损,而当温度升高至500℃时,磨损机制为氧化磨损,喷丸试验钢仍能保持较高的硬度与残余压应力,同时表面氧化层更致密稳定,仅发生轻微氧化磨损。

65Mn钢基体CrTiAlN微纳米复合膜的制备与抗高温磨损性能研究

采用多弧离子镀在活塞环65Mn钢基体表面制备CrTiAlN微纳米复合膜,研究了CrNx过渡缓冲层与工作负偏压对CrTiAlN微纳米复合膜性能的影响规律,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、划痕仪、纳米硬度仪和发动机台架试验装置,系统分析了薄膜相结构、表面形貌、纳米硬度和抗高温摩擦磨损性能。结果表明:当N2含量为45%时,CrNx薄膜中主要以CrN(220)相为主,此时复合膜结合强度相对较高;复合膜厚度随负偏压增大而减小,纳米硬度随负偏压增大而增大,当偏压为–200V时,CrTiAlN微纳米复合膜的晶粒较为细小。采用优化工艺沉积的CrTiAlN复合膜具有优异的抗高温粘着磨损性能,优于CrN膜和电镀Cr,最后对3种活塞环涂层的抗高温磨损机理进行了分析讨论。

Al_2O_3纤维及炭纤维增强ZL109混杂复合材料的高温摩擦磨损性能研究

利用预制体挤压浸渗法制备了Al2O3+Cf/ZL109短纤维混杂金属基复合材料,并探讨了炭纤维含量对该混杂复合材料高温(400℃)下的摩擦磨损性能的影响.结果表明:混杂炭纤维的复合材料具有优异的高温耐磨性能;由于12%Al2O3和4%C短纤维的协同作用,复合材料从轻微磨损向急剧磨损转变的临界温度比基体合金的提高了1倍;混杂复合材料的摩擦系数和磨损率随着炭纤维体积分数的升高而不断减小,这在较高温度(300℃)下更加明显;在较低温度下,基体及复合材料的磨损机制主要为犁沟磨损和轻微粘着磨损,当温度超过临界温度后,磨损机制转变为严重粘着磨损.

温度对MoSi_2/SiC配对副高温摩擦磨损性能的影响

在XP-5型高温摩擦磨损试验机上考察了MoSi2／SiC配对副在700～1100℃时的高温摩擦磨损性能，并用SEM扫描电镜和X射线衍射仪观察和分析了MoSi2／SiC磨损面的形貌与相组成。结果表明，MoSi2／SiC摩擦副在700～1100℃高温滑动时，摩擦系数随着温度的升高而下降；MoSi2的磨损率先随温度的升高而增加，并于1000℃达到极大值后下降；MoSi2的磨损机理主要表现为粘着、研磨和塑性变形等形式；对摩件SiC则随温度升高呈现出磨损增重现象，其主要磨损机理由700℃时的粘着磨损逐渐转化高温氧化磨损。

缸套内壁激光渗硫复合层的组织与抗高温磨损性能

针对大功率密度柴油机缸套高温磨损失效问题,利用低温离子渗硫技术在42MnCr52钢激光淬火表面制备了渗硫层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、纳米硬度仪、划痕仪和台架试验装置分析了复合层的形貌组成、组织结构、力学性能与高温磨损性能。结果表明,复合层表面疏松多孔,其相组成主要为FeS,厚度约为5μm,与基底结合紧密。在发动机台架试验条件下,激光渗硫复合处理能降低缸套的磨损量,同时减轻了对磨活塞环的磨损,其主要原因是复合层表面的固体润滑硫化物有效抑制了高温粘着磨损和磨粒磨损,改善了缸套/活塞环摩擦副表面的匹配性能,使缸套的抗高温磨损性能得到提高。

石墨对铜基自润滑材料高温摩擦磨损性能的影响

通过基体多元合金化和选用不同粒度的石墨颗粒,采用常规粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑材料,在大越式OAT-U型摩擦磨损试验机上考察了复合材料从室温到500℃温度条件下的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌,进而探讨其摩擦磨损机理.结果表明:在室温条件下,石墨颗粒越小,则复合材料的摩擦系数越小,减摩自润滑效果越好;在室温至500℃条件下,选用合适的石墨粒度(0.3～0.5mm)和多元基体合金化,可使铜基石墨固体自润滑材料保持较好的自润滑特性.

C/C复合材料及高强石墨高温摩擦磨损性能对比研究

采用MG-2000型摩擦磨损试验机对比考察了C/C复合材料及航空发动机主轴密封环拟用材料高强石墨的高温摩擦磨损行为,采用显微激光拉曼光谱仪及扫描电子显微镜分析了C/C复合材料磨损表面组成及形貌.结果表明:具有粗糙层和光滑层复合结构的C/C复合材料的高温摩擦磨损性能明显优于高强石墨材料,适合用作航空发动机主轴密封环材料;C/C复合材料的高温摩擦磨损性能取决于磨粒磨损、粘着磨损及氧化磨损的共同作用.

热锻模激光熔覆Co基WC涂层的高温磨损性能研究

为了提高热锻模具的高温磨损性能,以H13钢为基体材料,采用半导体激光器在其表面激光熔覆Co基WC复合粉末。通过显微硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、高温摩擦磨损试验机对熔覆层的硬度、显微组织和高温耐磨性进行了研究。结果表明,激光熔覆后涂层的显微硬度和高温磨损性能在很大程度上得到了提高。经分析,该涂层主要组成相为过饱和固溶体Co,硬质相CoC x、Fe3W3C、(Cr,Fe)23C6等。涂层在600℃高温磨损过程中,一方面,硬度相对较低的富Co区先磨损,使硬度较高的碳化物硬质相凸显出表面,阻止了对磨材料的磨损作用;另一方面,Co、Cr元素在高温摩擦过程中促进了具有润滑作用的氧化膜CoO、CoO·Cr2O3的形成,使摩擦系数降低,从而使得熔覆层的高温耐磨性提高了2倍左右。熔覆层高温磨损机制主要以磨粒磨损和粘着磨损为主。

几种高速电弧喷涂层高温冲蚀磨损性能

用高速电弧喷涂技术制备出用于热电厂抗高温冲蚀磨损的FeCrAl/WC、Fe CrNi/WC、Fe3Al和Fe3Al/WC复合涂层。研究了涂层在不同的温度和冲蚀角度下的高温冲蚀磨损性能。结果表明,温度和攻角对Fe3Al/WC、FeCrAl/WC涂层的冲蚀行为有较大影响;在650℃棱角状石英砂磨粒冲蚀条件下,Fe3Al、Fe3Al/WC、FeCrAl/WC复合涂层的抗冲蚀磨损性能明显优于G20钢,FeCrAl/WC涂层具有最好的全攻角冲蚀磨损抗力,可以作为燃煤锅炉管道的抗高温燃气-飞灰高温冲蚀磨损的防护涂层。

TC4合金表面等离子渗Mo层制备及其高温摩擦磨损性能

研究了TC4合金等离子表面渗Mo层的制备,并测试了基体和渗层在20、300和500℃条件下的摩擦磨损性能。通过XRD、EDS、SEM、SMM等研究了改性层的组织成分及其磨痕形貌,并探析了磨损机理。结果表明:TC4合金表面等离子渗Mo后,显著提高了合金表面硬度和高温摩擦磨损性能。