Cu基体表面PTA工艺制备Ni基耐磨层研究

采用等离子粉末堆焊(PTA)工艺在Cu基体表面制备了Ni基耐磨层,对该耐磨层的微观组织、相结构、元素成分、显微硬度性能及高温耐磨性能等进行了研究。结果表明:耐磨层与基体形成良好的冶金结合,稀释率仅为6%,且其显微组织细小,呈枝状晶形貌,硬质相呈弥散分布。耐磨层主要由γ相固溶体、Cr23C6、Ni3Fe、和Cr7C3以及少量的硼化物相组成。耐磨层中的碳化物和硼化物的存在使得耐磨层的平均显微硬度365HV,较紫铜基体的平均显微硬度46.4HV提高了近7倍,并且其高温耐磨性能提高了近2倍。

Cu基体离子镀Al膜的相结构及晶体学位向关系

本文用Ｘ射线衍射仪和透射电子显微镜研究了 Ｃｕ基体离子镀 Ａl膜的相结构及 晶体学位向关系。 Ｘ射线衍射分析结果表明了 Ｃｕ－Ａl过渡层中各合金相的存在并发 现负偏压和极间距是影响合金相形成的主要因素。两者的变化将影响表面温度的升高。 每一个Ｃu－Ａl合金相图中存在的中间相在Ｃｕ基离子镀Ａ１膜的过渡层中的存在都 对应一个温度区间．在极间距一定的情况下，该温度区间对应着负偏压的区间。极间距 加大，该负偏压区间升高。用透射电镜观察了一定工艺参数下的 Ｃu基离子镀 Ａl膜， 发现了与Ｘ射线分析结果相对应的一系列合金相的存在．它们是，ＡＬ＿４Ｃｕ＿９（Ｃｏｍｐｌｅx Ｃｕｂｉｃ），ＡlＣｕ_3（Ｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ），ＣｕＡ１_２（Ｐｒｉｍｉtｉｖｅ Ｔｅｔｒａgｎａｌ）， ＡlＣｕ （Primitive Monoclinie)及AlCu_4(Cubic).观察了合金相的形态并确定了合 金相与基体 Ｃｕ及股 Ａl 间的晶体学位向关系。

镀铜石墨含量对Fe-25Cu基摩擦材料组织结构及摩擦性能的影响

目的为改善石墨与铜铁基摩擦材料的结合方式,探究不同含量的镀铜石墨对铜铁基摩擦材料组织结构的影响,并研究加入不同含量的镀铜石墨时,摩擦材料的摩擦性能和摩擦机理。方法采用热压烧结法制备Fe-25Cu基摩擦材料,利用扫描电镜、X射线衍射等表征手段进行表征,并利用摩擦磨损试验机测试摩擦材料的摩擦性能,分析摩擦因数。摩擦试验后的材料利用扫描电镜进行表面观测,分析摩擦磨损机理。计算材料摩擦后的磨损量,以此分析镀铜石墨含量对摩擦材料的影响。结果相同转速下随着镀铜石墨含量的增加,平均摩擦因数降低,当镀铜石墨的质量分数为9%时,摩擦因数曲线最平稳;随着镀铜石墨含量的增加,摩擦因数逐渐降低,磨损率先减少后增加。当加入9%的镀铜石墨时,该材料的摩擦性能最好,此时材料的摩擦因数为0.436,磨损率最低为0.023mm;黏着磨损和磨粒磨损是添加镀铜石墨的摩擦材料的主要摩擦机理。结论在Fe-25Cu基摩擦材料中镀铜石墨与基体的结合情况优于石墨与基体的结合,同时加入镀铜石墨Fe-25Cu基摩擦材料的摩擦因数高,磨损量小。

Al含量对Cu基Ni镀层表面渗Si层组织和力学性能的影响

采用料浆包渗法,以SiO2粉为Si源,纯Al粉为还原剂,NaF和NH4Cl作为复合活化剂,Al2O3为惰性添加剂,蛋白质(鸡蛋清)为黏结剂,在Cu表面预先镀Ni层随后900℃,12h表面渗Si,制备渗Ni-Si层。研究了Al粉含量对渗Si层组织和力学性能的影响。结果表明:随铝粉含量的增加,渗层组织出现以下转变:Ni3Si+Ni31Si12→Ni31Si12+Ni2Si→Ni3Si+NiAl,包渗过程由渗硅为主转变为渗铝为主;渗层硬度增加;摩擦系数由铝粉含量为10%(质量分数,下同)时的0.37降低到45%时的0.18,分别为纯铜的1/2,1/5。

Fe-20Cu基自润滑摩擦材料的摩擦学性能研究

为探究双润滑组元G-MoS2(G表示石墨)对Fe-20Cu基自润滑摩擦材料组织及性能的影响,通过粉末冶金热压法制备了Fe-20Cu基自润滑摩擦材料,并对其进行扫描电镜、X射线衍射表征以及摩擦学性能测试分析。结果表明:在Fe-20Cu基自润滑摩擦材料中,随着G-MoS2含量的升高,摩擦材料硬度和抗压强度先增大后减小。当加入3%(质量分数,下同) G-3%MoS2时,摩擦材料硬度和抗压强度最高,分别为81 HB和350 MPa。另外,随着G-MoS2含量升高,摩擦材料摩擦系数和磨损率先降低后增加。当加入3%G-3%MoS2时,摩擦材料摩擦系数和磨损率最低,分别为0.472和9.80×10^(-11)kg/(N·m),此时氧化磨损占主导地位。G和MoS2的加入使Fe-20Cu基自润滑摩擦材料的晶粒更为细化,改善了摩擦材料的力学性能和摩擦学性能。

CeO_2对渗Si层组织和耐磨性能的影响

采用料浆包渗法,以SiO2粉为Si源,纯Al粉为还原剂,NaF和NH4Cl作为复合活化剂,Al2O3为惰性添加剂,蛋白质(鸡蛋清)为粘结剂,在Cu表面预先镀Ni层随后900℃、12 h表面渗Si,制备渗Si层。分别研究了CeO2和Al粉含量对渗Si层组织和摩擦性能的影响。结果表明:当铝粉含量20%时,CeO2含量由3%增加到6%,渗层组织为Ni2Si+NiSi相;当CeO2含量6%时,铝粉含量由20%增加到30%,渗层组织变化过程:Ni2Si+NiSi→NiAl→Ni2Al3相,包渗过程由渗硅向渗铝转变;两种渗层的最小摩擦系数都约为纯铜的1/5。