铸造Fe-Cr-V-C耐磨合金显微组织及硬度

在实验室条件下对铸造Fe-Cr-V-C耐磨合金显微组织及硬度进行研究。结果表明,铬含量保持2%不变前提下,铸造Fe-Cr-V-C耐磨合金的钒含量从5%增至10%时,凝固组织中VC数量增加且尺寸增大,合金硬度变化不明显;钒含量保持10%不变前提下,随着铬含量由2%增至10%,铸造Fe-Cr-V-C耐磨合金的凝固组织中M7C3数量增加且合金硬度增大;淬火热处理会进一步提高Fe-Cr-V-C耐磨合金的硬度。

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。

等离子原位合成Fe-Cr-V-C堆焊合金的耐磨性

采用等离子堆焊技术制备了不同Cr含量的Fe-Cr-V-C堆焊合金,借助扫描电镜和X射线衍射等分析手段研究了碳化物形貌及合金物相组成。同时研究了Cr含量对合金硬度和耐磨性的影响,并探讨了磨损机理。结果表明:堆焊合金组织由马氏体、铁素体、奥氏体、M7C3及VC组成。合金中随着Cr含量的提高,由于硬质相M7C3和VC的数量及形态变化不大,而具有高硬度的针状马氏体基体组织的减少使得合金的耐磨性先降低,当达到一定值后继续增加Cr含量,M7C3的数量逐渐增多,因而耐磨性随后增大;当Cr含量达到27.2%(质量分数)时,大量高硬度六边形M7C3复合物(约HV1200)结合一定量VC(约HV1600)颗粒构成坚实的耐磨骨架,使得合金具有最佳的耐磨性。

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)。

激光熔覆Stellite 6合金涂层的耐磨耐蚀性能研究

为提高阀杆用SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能,利用激光熔覆技术在其表面制备Stellite 6钴基合金涂层,随后对比研究了Stellite 6合金涂层和SUS630不锈钢基体的显微硬度、摩擦磨损性能和腐蚀性能。结果表明:相对于SUS630不锈钢,Stellite 6合金涂层的硬度提高了25%,磨损体积减少了50%,说明Stellite 6合金涂层的耐磨性能优于SUS630不锈钢基体;此外,在3.5%NaCl溶液中,Stellite 6合金涂层的腐蚀电位(-0.18 V)和钝化膜的阻抗值(367 kΩcm^(2))均高于SUS630不锈钢基体的腐蚀电位(-0.35 V)和钝化膜的阻抗值(129 kΩcm^(2)),而其钝化电流密度(10^(-7)-10^(-6)A/cm^(2))小于SUS630不锈钢基体的钝化电流密度(10^(-6)-10^(-5)A/cm^(2)),说明Stellite 6合金涂层的耐腐蚀性能优于SUS630不锈钢基体。因此,激光熔覆Stellite 6合金涂层可提高SUS630不锈钢的耐磨耐蚀性能。

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。

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。

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%。

增材制造单晶镍基高温合金微观组织、热稳定性及耐磨性能

利用定向能量沉积的增材制造方法制备了单晶镍基高温合金SRR99,通过微观组织表征、硬度测量与纳米划痕实验,系统地研究激光增材制造单晶镍基高温合金在服役温度下的组织稳定性。结果表明:经过服役温度(650℃)退火100 h后,增材制造样品γ'强化相的形貌及尺寸(70 nm)依旧保持。相比于传统铸造样品,服役温度退火前后增材制造样品的硬度(6.6 GPa)均提高了20%以上。此外,退火前后增材制造样品的摩擦因数均具有数值低(0.19)、离散性小的特点。本研究证明定向能量沉积增材制造的单晶镍基高温合金样品拥有优异的组织热稳定性和耐磨性能,为激光增材制造技术应用于单晶镍基高温合金涡轮叶片的榫头修复与提性延寿提供了实验支撑。

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。

CeO_(2)颗粒对7075铝合金微弧氧化膜生长行为及耐磨/耐蚀性能的影响

目的通过CeO_(2)颗粒复合,进一步改善铝合金微弧氧化膜的耐磨和耐蚀性能。方法在硅酸盐-磷酸盐电解液体系中加入CeO_(2)颗粒,利用微弧氧化技术在7075-T6铝合金表面制备CeO_(2)颗粒复合氧化膜;从氧化电压、放电行为及膜层厚度的变化规律探讨CeO_(2)颗粒含量对微弧氧化膜生长过程的影响;通过扫描电子显微镜、动电位极化曲线、球-盘磨损试验等研究电解液中CeO_(2)颗粒浓度对微弧氧化膜微观结构、耐磨性能和耐蚀性能的影响。结果通过CeO_(2)颗粒的复合,改变了铝合金微弧氧化成膜过程的能耗分布,加速了微弧氧化膜的放电击穿。CeO_(2)颗粒复合会使膜层的生长速率有所下降,但氧化膜的致密性、均匀性及膜基的结合强度得到明显改善。CeO_(2)颗粒主要以熔融和嵌合等方式存在于氧化膜中。相较于普通微弧氧化膜,复合膜的摩擦因数普遍降低了约0.2,比磨损率也更低,耐磨性更佳。此外,复合膜呈现出更好的耐腐蚀性,其自腐蚀电流密度至少下降了50%,且在模拟海水中浸泡2000 h后腐蚀增重更小、腐蚀更轻微。在电解液中加入10 g/L的CeO_(2)颗粒时,所得复合膜的综合性能较佳。结论CeO_(2)颗粒复合以熔融或嵌合的方式沉积到铝合金微弧氧化膜中,有效减少了膜层的微孔等缺陷,提高了膜层的致密性和硬度,改善了膜层的耐蚀性和耐磨性。

镁合金表面沉积Al-Al_(2)O_(3)/AT13复合涂层及其耐磨耐蚀性能研究

为了提高镁合金的耐磨耐蚀性并拓展其应用领域,首先采用冷喷涂法在镁合金基体表面沉积一层Al-20%(质量分数)Al_(2)O_(3)(缩写:Al-Al_(2)O_(3))涂层作为复合涂层过渡层,然后采用大气等离子喷涂法在其表面制备Al_(2)O_(3)-13%(质量分数)TiO_(2)(缩写:AT13)面层,从而获得Al-Al_(2)O_(3)/AT13复合涂层。采用扫描电镜分析了过渡层与面层的表面与截面形貌,借助显微硬度仪和万能试验机测定了复合涂层的显微硬度与结合强度,采用摩擦磨损仪测定了复合涂层的摩擦系数与磨损率,利用动电位扫描技术研究复合涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:Al-Al_(2)O_(3)过渡层与AT13面层的显微硬度分别为(42.3±13.7) HV_(0.1)、(838.8±87.6) HV_(0.1),Al-Al_(2)O_(3)/AT13复合涂层结合强度为31.2 MPa;在40 N载荷和10 min的磨损条件下,复合涂层的稳定摩擦系数与磨损率为0.74、5.94×10^(-5 )mm^(3)/(N·m),与镁合金基体[1.89×10^(-4) mm^(3)/(N·m)]相比,磨损率减少了68.6%;在经过30 min的3.5%NaCl溶液浸泡后,复合涂层的腐蚀电位为-927 mV,腐蚀电流密度为1.81×10^(-5) A/cm^(2),与镁合金基体相比,腐蚀电位增大了742 mV,腐蚀电流密度下降了1个数量级。

耐磨耐蚀高熵合金涂层性能研究进展

高熵合金涂层具有优异的耐磨损和耐腐蚀性能,可以作为矿采冶金、能源电力、海洋工程等领域极端工况下零部件的强化防护涂层,具有广阔的应用前景。本文首先综述了高熵合金涂层不同制备方法的原理及工艺参数对高熵合金涂层微观组织和性能的影响,其次概述了耐磨耐蚀高熵合金涂层中各主元素的作用、相结构以及元素含量对其耐磨耐蚀性能的影响机制,论述了后处理方式对高熵合金涂层耐磨耐蚀性的影响规律,最后展望了高熵合金涂层在耐磨损耐腐蚀领域的应用前景及发展趋势。

脉冲频率对镁锂合金黑色微弧氧化膜层耐磨与抗腐蚀性能的影响

目的探究脉冲频率对镁锂合金黑色微弧氧化膜层的色度及其在海洋环境的耐磨性能和抗腐蚀性能的影响。方法复合添加Cu_(2)P_(2)O_(7)和CoSO42种着色盐,并调控脉冲频率在镁锂合金表面制备了黑色微弧氧化膜层。结果由于脉冲频率的增加,Co元素在膜层中含量占比逐步增加、而Cu元素含量占比逐步减少,膜层由红棕色转变为黑色,黑度值最小可达24.95;频率为1000Hz时,摩擦因数仅为0.13,磨痕宽度为206.52μm,耐磨性能显著提升,且腐蚀增重最少,仅为0.5 mg/cm^(2)。阻抗提升了1个数量级。结论调控脉冲频率可影响微弧氧化过程中的弧光放电现象,增大脉冲频率可增大膜层黑度;其结构更加致密,从而提升了膜层耐磨性能及抗腐蚀性能。

深冷处理技术对YG20硬质合金耐磨性的影响

研究了不同深冷处理工艺对YG20硬质合金耐磨性的影响,同时,对磨损形貌和微观组织进行了分析。结果表明,深冷处理能够显著提高YG20硬质合金的耐磨性,且深冷处理温度越低,耐磨性改善效果越好。深冷处理增强了粘结相Co与硬质相WC之间的结合力,有效降低YG20硬质合金表面的破损。深冷处理促使WC颗粒表面产生致密的鱼鳞状形貌。

CuTi对Ti-6Al-4V钛合金表面金刚石/AlSi复合钎涂层组织与耐磨性能的影响

钎涂为提高部件表面耐磨性能提供新的技术方案。AlSi钎料可用于钛合金钎焊,但采用AlSi钎料在Ti-6Al-4V钛合金表面钎焊金刚石颗粒难以实现牢固连接,本工作通过在AlSi钎料中添加CuTi合金粉,制备了AlSi复合钎料,并通过感应钎焊在Ti-6Al-4V钛合金表面制备了金刚石复合钎涂层。研究结果表明,溶解在AlSi合金中的CuTi颗粒增加了钎料,改变了金刚石颗粒在钎涂层中的分布。钎涂层合金基体主要由α-Al、共晶硅、CuAl 2和Ti(Al_(1-x)Si_(x))3组成;随着CuTi合金含量的增加,复合钎涂层中的Ti(Al_(1-x)Si_(x))_(3)形态由板条状向胞状转变。当CuTi含量为10%(质量分数)时,金刚石复合钎涂层的耐磨性能最佳,这是由于Ti含量的增加提升了钎料与金刚石颗粒的结合强度,同时,原位反应生成的CuAl_(2)、TiAl_(3)硬质颗粒均匀分布于钎涂层中,从而有效提高AlSi合金基体的显微硬度。

激光熔覆Ti_(3)V_(2)Nb基轻质高熵合金涂层耐磨性能的研究

为了制备具有合适微观结构和优异性能的轻质高熵合金(LHEA),采用激光熔覆技术在TC4基体上制备了不同Al、Ni物质的量比的Ti_(3)V_(2)NbAl_(x)Ni_(y)LHEA,对其微观结构及其摩擦磨损性能进行研究,并分析了添加微量MoB陶瓷颗粒对其组织性能的影响。结果表明,Ti_(3)V_(2)NbAl_(0.5)Ni_(0.5)、Ti_(3)V_(2)NbAl_(0.5)、Ti_(3)V_(2)NbNi_(0.5)涂层的物相由单一体心立方晶体(BCC)组成,而Ti_(3)V_(2)NbAl_(0.5)Ni_(0.5)/MoB涂层则形成了第2相A15相;相对基体的硬度,4种涂层的硬度均有提升;4种涂层的磨损形式主要为黏着磨损,磨痕内分布有黏着层与少量氧化层,此外也在磨痕内观察到轻微的磨粒磨损产生的犁沟特征,相对于基体的磨损率均有较大降低,其中Ti_(3)V_(2)NbAl_(0.5)Ni_(0.5)/MoB涂层的磨损率降低了51.1%。所制备的LHEA耐磨性好,可作为航空航天、国防设备制造等领域中TC4零件的保护性涂层。

Na2B4O7对钛合金微弧氧化涂层耐磨和耐腐蚀性能的影响

目的提高钛合金微弧氧化(Microarc Oxidation,MAO)涂层的耐磨和耐腐蚀性能,探究更优复合电解液。方法在磷酸盐和硅酸盐电解液中,通过分别加入不同含量的四硼酸钠,调控氧化过程中的化学反应和微弧放电类型,从而降低涂层表面的粗糙度,改变涂层的内部结构、厚度及二氧化钛的相变,最终提高涂层的耐磨性能和耐腐蚀性能。结果在硅酸盐电解液中,四硼酸钠的加入使得涂层表面粗糙度Sa从5.408μm降到1.089μm,涂层表面突起颗粒物消失并形成孔状结构,相比TC4钛合金自腐蚀电流密度降低了2~3个数量级,磨损量也大大降低。在磷酸盐电解液中添加四硼酸钠也表现出相同的趋势。结论四硼酸钠不仅可以通过溶解涂层表面氧化物,降低涂层表面粗糙度;还可以通过形成新的微弧放电类型,增加涂层的厚度并改变其内部结构。其中在两种基电解液中加入5 g/L的四硼酸钠得到的涂层在各自组中均显示出最优性能,同时发现,在模拟体液中进行摩擦实验时,MAO涂层可诱导羟基磷灰石润滑层形成保护基底。四硼酸钠的加入提高了涂层的亲水性,在摩擦实验中诱导形成更多的羟基磷灰石。其中,磷酸盐基电解液形成的涂层亲水性更好,在摩擦过程中诱导形成的磷灰石含量是硅酸盐涂层的数倍。

7075铝合金表面HEDP阳极氧化膜的微观结构及耐蚀、耐磨性能

[目的]探讨7075铝合金在羟基乙叉二膦酸(HEDP)溶液中阳极氧化的可行性,并分析氧化膜的结构、耐蚀性及耐磨性。[方法]考察了7075铝合金在HEDP电解液中进行恒电流阳极氧化时电压的变化趋势。通过扫描电镜(SEM)观察了不同氧化时间所得氧化膜的表面及截面微观形貌,通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱和球-盘磨损试验评价了氧化膜的耐蚀性和耐磨性。[结果]7075铝合金在HEDP电解液中氧化过程的电压变化规律与典型多孔型氧化体系类似。HEDP阳极氧化膜呈双层结构,但其阻挡层明显厚于硫酸阳极氧化膜,表面孔径也更大。氧化时间为60min时可得到厚度约为13μm的膜层,其孔径为100~130 nm,阻挡层厚度为274 nm,在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度仅为相当厚度的硫酸氧化膜的10%,耐蚀性更佳。此外,HEDP阳极氧化膜还表现出良好的耐磨性,氧化60min和120min的HEDP氧化膜的摩擦因数仅为0.20~0.25,显著低于7075铝合金基体和硫酸阳极氧化膜。[结论]HEDP阳极氧化对7075铝合金耐蚀性和耐磨性的提高效果优于相同厚度的硫酸阳极氧化膜。