CrNi3MoVA钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层的高速摩擦磨损性能

采用电火花表面沉积技术,在CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层。利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别测试了CrNi3MoVA钢和NiCrAlY涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数,并用SEM和EDS研究了磨损前后的形貌和成分。结果表明电火花沉积NiCrAlY涂层包含β-NiAl和γ-Ni两相,涂层是由柱状晶组成的微晶涂层;NiCrAlY涂层的硬度较CrNi3MoVA钢提高了22%,而弹性模量较CrNi3MoVA钢降低了21%;当摩擦副为淬火G15钢球,加载量为10N,往复行程为10mm,往复速率为600r/min时,CrNi3MoVA钢平稳摩擦系数为0.65~0.75,而NiCrAlY涂层平稳摩擦系数为0.45~0.55,CrNi3MoVA钢表面沉积NiCrAlY涂层对其具有明显的减摩耐磨作用,涂层表面较高的硬度和高速摩擦中形成的粘附力强的薄氧化物层是其耐磨的主要原因;CrNi3MoVA钢的磨损机制主要为粘着磨损,而NiCrAlY涂层为微切削磨料磨损。

CrNi3MoVA钢表面电火花沉积W-Ni-Fe-Co涂层的摩擦磨损性能

为进一步拓展火炮身管内膛强化手段,采用粉末冶金技术制备了W-Ni-Fe-Co合金,利用电火花表面沉积技术在CrNi3MoVA钢表面沉积了W-Ni-Fe-Co涂层,同时利用电镀技术在CrNi3MoVA钢表面制备了硬Cr涂层与之进行比较,用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦磨损性能,并利用XRD、SEM和EDS研究了沉积态和磨损后涂层的相结构、形貌及成分。结果表明电火花沉积W-Ni-Fe-Co涂层由α-W、γ-Fe和NiWO4组成,α-W在涂层中呈白亮带分布;W-Ni-Fe-Co涂层的硬度较电镀硬Cr涂层降低了18%,弹性模量较电镀硬Cr涂层提高了4%;W-Ni-Fe-Co涂层的磨损机制为轻微的粘着磨损,而电镀硬Cr涂层为严重的粘着磨损;CrNi3MoVA钢表面沉积W-Ni-Fe-Co涂层较电镀硬Cr涂层具有明显的减摩耐磨效果,随着摩擦速度的增加,W-Ni-Fe-Co涂层的摩擦系数降低,其原因是磨损表面氧化加剧,氧化物的自润滑作用加大。

CrNi3MoVA钢表面磁控溅射Ta涂层的摩擦磨损性能

为进一步提高火炮身管寿命,利用磁控溅射技术在CrNi3MoVA钢表面沉积了Ta涂层。沉积态Ta涂层由体心立方相α-Ta和亚稳态四方相β-Ta组成,在850℃下真空退火3h后其全部转化为单一的α-Ta相。利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试了α-Ta涂层的硬度、弹性模量及摩擦系数,结合扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及掠入射X射线衍射(GIXRD)分析了涂层的微观结构,并与传统电镀硬Cr涂层进行比较,研究了α-Ta涂层的摩擦磨损性能。结果表明:α-Ta涂层的摩擦系数(0.70~0.80)略小于硬Cr涂层的摩擦系数(0.75~0.85),α-Ta涂层的磨损机制主要为粘着磨损,而硬Cr涂层的磨损机制主要为疲劳磨损和粘着磨损。

CrNi3MoVA钢表面过滤阴极真空电弧沉积DLC膜的性能

为提高特种机械零件的耐磨性和耐腐蚀性,采用过滤阴极真空电弧技术在其表面沉积了一层厚度约为2μm的类金刚石碳(DLC)膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站分别测试了CrNi3MoVA钢与施加DLC膜的CrNi3MoVA钢(以下简称DLC膜)的微观结构、纳米力学性能、摩擦磨损性能及耐腐蚀性。结果表明DLC膜的硬度较裸钢提高了65%,弹性模量降低了约32%;裸钢稳定的摩擦系数为0.65～0.75,而DLC膜稳定的摩擦系数仅为0.10～0.11;裸钢的磨损机制主要为磨粒磨损和塑性流动,而DLC膜的磨损机制主要为剥层磨损;DLC膜的腐蚀电流密度较裸钢的腐蚀电流密度低了两个数量级,自腐蚀电位正移了逾0.3V,电化学反应阻抗高了3个数量级。DLC膜能够极大地提高裸钢的耐磨性和耐腐蚀性。

氩气流量对CrNi3MoVA钢表面电火花沉积NiCrAlY的影响

研究了CrNi3MoVA钢表面电火花沉积NiCrAlY在氩气中的过渡机制,试验结果表明,当选取氩气流量为6L/min时,可以得到最好的强化修复效果。

添加Y对电弧离子镀TiAlN薄膜结构和摩擦磨损性能的影响

目的为进一步提高电弧离子镀TiAlN薄膜的摩擦磨损性能,研究添加元素Y对Cr Ni3MoVA钢表面电弧离子镀Ti Al N薄膜微观组织结构、硬度、弹性模量及摩擦磨损性能的影响。方法采用Ti-50Al和Ti-49Al-2Y合金靶,利用电弧离子镀技术在Cr Ni3MoVA钢表面制备两种氮化物薄膜,利用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机分别测试了两种薄膜的硬度、弹性模量和摩擦系数,并用SEM、TEM、EDS、GIXRD分析了两种薄膜磨损前后的形貌、成分、相结构。结果添加Y降低了TiAlN薄膜的晶粒尺寸,使其由柱状晶结构转变为近似等轴晶结构。Ti Al YN薄膜的硬度较TiAlN薄膜提高了约25%,其弹性模量与TiAlN薄膜相近。与Si3N4对磨时,在加载载荷为20 N、往复行程为10 mm、往复速率为400 r/min的条件下,TiAlN薄膜的稳定摩擦系数为0.70~0.75,而TiAlYN薄膜的稳定摩擦系数为0.60~0.65,Ti Al YN薄膜的磨损率较Ti Al N薄膜的磨损率减小了约47%。Ti Al N薄膜与Ti Al YN薄膜的主要磨损机制均为刮擦磨损,TiAlN薄膜的失效机制主要是脆性裂纹导致的剥落。结论添加Y对Ti Al N薄膜具有明显的减摩耐磨作用,并提高了Ti Al N薄膜在摩擦磨损过程中的抗开裂和抗剥落性能。

两种NiCrAlY涂层的室温摩擦磨损性能

分别测试在CrNi3MoVA钢表面溅射NiCrAlY涂层和电火花沉积NiCrAlY涂层的室温摩擦磨损性能,研究了磨损机制.结果表明:在稳定磨损阶段,两种涂层的摩擦系数均低于基体,其中电火花沉积层的摩擦系数最小,具有显著的减摩效果.溅射涂层的磨损机制主要是粘着磨损,而电火花沉积层的磨损机制主要是微切削磨料磨损.