抛光垫表面织构化的摩擦学性能研究

目的研究表面织构化对抛光垫耐磨性的影响规律,分析材料去除增强机制,旨在提高抛光垫服役寿命,并优化气囊抛光加工效率。方法利用激光打标机在抛光垫表面分别制备沟槽、圆凹坑和三角形阵列织构,利用摩擦磨损试验机进行有/无抛光膏条件下织构抛光垫的摩擦学试验,使用高速摄影机记录试验过程,应用光学显微镜和共聚焦显微镜分析抛光垫和GCr15对摩球的表面形貌特征。结果在无抛光膏的干摩擦条件下,3种织构抛光垫的耐磨性均得到较大改善,且摩擦因数也不同程度地下降,但是对摩球表面的划痕既窄又浅,材料去除量小。在添加抛光膏的湿摩擦条件下,有/无织构抛光垫的磨损量与摩擦因数均未呈现显著差别,但织构抛光垫的对摩球配副表面犁沟既宽又深,材料去除明显。结论在干摩擦条件下,织构抛光垫的材料去除机理为织构的弹性撞击作用,去除效果轻微;在湿摩擦条件下,织构抛光垫的材料去除机理为织构对抛光膏的储存功能与硬质磨粒对材料表面剪切划擦的综合作用,去除效果显著,但应合理设计织构参数,以平衡摩擦界面内有效磨粒总数与真实接触面积间的耦合关系,进而获取最优的材料去除能力。表面织构技术具有改善抛光垫耐磨性,降低界面摩擦因数并增强材料去除率的应用潜力。

刮板输送机链环在不同磨料条件下的耐磨性研究

为了解决刮板输送机在输运煤料的过程中,刮板链系统会产生三体磨损导致链环磨损失效的问题。采用磨料磨损试验机进行磨料磨损试验,通过正交试验以及单因素试验分析了三种刮板输送机链环材料(YXKB2钢、54钢、25MnVK钢)在不同因素(磨料配比、磨粒粒度、链环材料硬度)下的磨损特性及耐磨性能。试验结果表明:磨料配比对材料磨损量的影响最为显著,磨料配比与磨料粒度耦合作用次之。在等质量磨料条件下,YXKB2钢的磨损量随磨料粒度的增大而下降,但在三体磨损过程中,磨料破碎会导致磨料粒度对材料磨损量的影响不显著;三种链环材料的硬度与耐磨性能呈正相关关系。在试验条件范围内,三种材料耐磨性能由高到低依次为YXKB2钢、25MnVK钢、54钢。

氧化铝颗粒耐热钢基复合材料的高温磨损特性

采用化学气相沉积技术对氧化铝颗粒表面进行涂层处理,通过负压铸渗工艺制备了氧化铝颗粒耐热钢基复合材料,并对其在900℃下的高温磨料磨损特性进行了研究,结果表明:耐热钢在高温下的磨损主要是由磨料的滚压形成的挤出唇、翻边脱落所引起,磨损量较大,而复合材料高温磨损时颗粒突出于基体,承受载荷多,阻碍了磨粒对基体的损伤,因而抗磨性较好,其高温耐磨性是基体材料的33倍多.

超细碳化钨体积分数对喷焊层耐磨性的影响

为了获得质量较好的喷焊层,提高喷焊层的耐磨性,在镍基自熔性合金粉末F102中加入不同体积分数的亚微米碳化钨(WC)进行氧-乙炔火焰喷焊.通过磨粒磨损试验、显微硬度测试和显微组织分析,研究了不同WC体积分数对喷焊层质量及其耐磨性的影响.试验结果表明WC的体积分数为1%时,喷焊层的质量最优,耐磨性最好,硬度也最高.但随着WC体积分数的进一步增加,喷焊层的耐磨性和硬度反而有所下降.涂层的耐磨性主要与涂层硬度,WC硬相的含量,空洞的数量及大小等有关.硬度越高,WC硬相越多,空洞越少、越小,涂层的耐磨性越好,反之越差.

包镍Al_2O_3颗粒的获得及其在复合材料制备中的应用

用自制的化学气相沉积装置在Ａｌ２Ｏ３颗粒表面获得了Ｎｉ涂层，并通过负压铸渗工艺获得了Ａｌ２Ｏ３颗粒／耐热钢基复合材料，考察了其高温磨料磨损特性．结果表明：Ｎｉ涂层能显著改善Ａｌ２Ｏ３与耐热钢的湿润性，从而解决了Ａｌ２Ｏ３颗粒在耐热钢液中均匀分散的难题。

纳米耐磨复合涂层研究进展

纳米耐磨复合涂层是在纳米聚合物复合材料基础上发展起来的一种新型涂层。文中重点介绍了纳米材料减摩抗磨机理,概述了纳米粒子对耐磨复合材料的影响因素、纳米耐磨涂层的制备方法及应用,指出了纳米耐磨复合涂层存在的问题和发展方向。

(Mg_2Si+SiC_p)/Mg复合材料的耐磨性

利用SEM等技术观察了(Mg2Si+SiCp)/Mg复合材料和纯镁的磨损表面,对比研究了几种材料在不同载荷、不同磨粒尺寸情况下的磨粒磨损行为。结果表明:复合材料中的Mg2Si和SiC增强颗粒能够起到较强的支撑作用,且不易破碎和脱落,很大程度上抑制了塑形变形的出现,抗磨损能力有了明显的提高;随着碳化硅含量的增加,磨损性能成上升趋势,且经过热挤压的复合材料要比铸态的磨损性能好;(Mg2Si+SiCp)/Mg复合材料的失效机制主要是磨粒磨损。

WC颗粒增强铁基梯度功能复合耐磨材料研究

用离心铸造的方法获取了碳化钨颗粒增强铁基表面复合材料,这种复合材料的微观组织结构、合金元素以及显微硬度呈梯度分布特征,并在ML 10 0磨料磨损试验机上测定了其耐磨性,分析了磨损机制。结果表明,这种具有梯度分布特征的复合材料具有优良的磨性能;其磨损方式主要是显微切削和颗粒脆性剥落。

高铬铸铁基碳化钨粒子增强表面复合材料的研制

采用熔覆铸造工艺在灰铸铁、球墨铸铁表面得到一层高铬铸铁基WC粒子增强复合材料 ,并研究了影响复合材料质量的工艺因素、复合材料的组织和耐磨粒磨损性能以及在农机具上的应用。结果表明 ,对表面复合材料质量最有影响的是铁水的浇注温度 ;与淬火 65Mn钢相比 ,复合材料的耐磨粒磨损性能提高 2 .9～ 4 .7倍。田间试验也表明 ,在灰铸铁表面熔覆铸造耐磨复合材料工艺能明显提高农机具的使用寿命。

WC的质量分数对喷熔层耐磨性能的影响

在自熔性合金粉末Ni60中机械混合不同质量分数的WC进行火焰喷熔,通过喷熔工艺性能试验、喷熔层宏观硬度测试、喷熔层低应力磨粒磨损试验、喷熔层冲击磨粒磨损试验和显微组织分析,研究了w(WC)对喷焊层耐磨性能的影响。试验证明:随着合金粉中w(WC)的增大,喷焊工艺性能变差,但当w(WC)低于50%时,WC的加入对喷焊工艺性能影响不很明显,喷熔层硬度变化不大,喷熔层低应力磨粒磨损性能随w(WC)的增大而提高;当w(WC)大于50%时,WC的加入使喷熔工艺性能变得极差,喷熔层的硬度和耐低应力磨粒磨损性能降低。由于WC硬而脆的性能和在喷熔层显微组织中起分割基体的作用,喷熔层耐冲击磨粒磨损性能随w(WC)的增大而降低。

颗粒增强镍基复合涂层的耐磨性能研究

在自熔性Ni基合金耐磨喷涂(焊)合金粉末中添加不同粒度和比例硬质合金颗粒在45钢的表面,经加热熔敷后,在钢表面形成冶金结合耐磨涂层。研究表明:添加硬质合金颗粒显著提高了Ni基涂层耐磨性;添加硬质相比例和尺寸的不同,涂层的耐磨性能提高的幅度也不同。

铁基颗粒复合材料的组织与抗磨损性能(英文)

采用真空实型铸造工艺制备一种铸渗SiC颗粒和Cr粉的铁基复合材料.在光学显微镜下观察了复合层的显微组织,并且测量了复合层的显微硬度和抗磨性能.结果表明:采用真空实型铸造工艺制备铁基颗粒复合材料是可行的;铁基复合材料有高的硬度和优良的耐磨性能,改善了铁基材料的性能,能够满足材料的耐磨性要求.

WC颗粒增强Cr系白口铸铁复合材料的三体磨损性能的研究

系统研究了在三体磨损条件下,WC颗粒增强Cr系白口铸铁表层复合材料的抗磨损性能,并与相应的Cr系白口铸铁的抗磨损性能进行了比较。结果表明,铸态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性有所增强;Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.39,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到了6以上。硬化态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性略有增强;Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.29,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到5以上。可见,为了提高Cr系白口铸铁材料表层的耐磨性能,采用制备WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的途径十分有效。

WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料抗磨损性能的研究

本文研究了在三体磨损条件下,WC颗粒增强Cr系白口铸铁表层复合材料的三体磨损性能;并与相应的Cr系白口铸铁的三体磨损性能进行了比较。结果表明,铸态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性有所增强。Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.39,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到了6以上;硬化态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性略有增强。Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.29,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到5以上。可见,为了提高Cr系白口铸铁材料表层的耐磨性能,采用WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的途径十分有效。

旋转摩擦挤压制备MWCNTs/Al复合材料的组织及磨损性能

采用旋转摩擦挤压(RFE)法制备多壁碳纳米管增强铝基(MWCNTs/Al)复合材料,分析MWCNTs/Al复合材料的显微组织、硬度和磨损性能。结果表明:用RFE法可制备具有一定形状尺寸的块体MWCNTs/Al复合材料;复合材料的成形质量好,显微组织为经动态再结晶后的细小等轴晶,MWCNTs在铝合金基体中分布均匀。复合材料的硬度随着MWCNTs体积分数增加先增加后降低,当MWCNTs体积分数为4%时,硬度是经RFE加工后基材的1.2倍。MWCNTs在复合材料磨损过程中起润滑作用,有助于降低MWCNTs/Al复合材料的磨损量提高复合材料的耐磨性。随MWCNTs体积分数的增加,复合材料的磨损率降低,当MWCNTs体积分数大于3%后磨损率变化较小。这是由于MWCNTs体积分数的增加,磨损机制发生变化,即由黏着磨损和轻微磨粒磨损转变为剥层磨损和磨粒磨损。

回火温度对颗粒增强型低合金耐磨钢组织和性能的影响

研究了不同回火温度下颗粒强化型低合金耐磨钢的微观组织、力学性能和耐磨性能,确定了最佳的回火工艺。结果表明,轧制态颗粒强化型低合金耐磨钢中均匀弥散分布着大量微米级和纳米级TiC析出。回火温度升高,基体中ε-碳化物增多,试验钢的屈服强度整体上先升高后降低,抗拉强度、硬度和冲击吸收能量逐渐降低,伸长率逐渐升高,在200℃低温回火时,试验钢表现出最优的综合力学性能,同时表现出最佳的三体磨料磨损性能。

连铸坯内生超硬TiC超级耐磨钢的研究与应用

在常规低合金马氏体耐磨钢合金成分的基础上,添加一定量的Ti元素,通过冶炼连铸过程中形成大量微米、亚微米超硬TiC陶瓷颗粒,并结合控制轧制和控制热处理的工艺控制,使其弥散均匀分布在板条马氏体基体上,研发出一种新型连铸坯内生超硬TiC陶瓷颗粒增强耐磨性超级耐磨钢板,并在国内某钢厂进行了工业化生产。分析了连铸、热轧和离线热处理时实验钢中TiC的演变规律和组织性能的变化,并研究了其耐磨性能。结果表明,新型钢板中由于较多Ti元素的添加,在连铸凝固过程中形成仿晶界的微米、亚微米级的超硬TiC粒子,轧制和离线热处理过程中,仿晶界的TiC粒子在马氏体基体中弥散均匀分布;耐磨性测试表明,在同等硬度的条件下,新型耐磨钢板的耐磨性达到传统马氏体耐磨钢的1.5~1.8倍,具有优异的耐磨性能。

TiC粒子增强低合金耐磨钢NM450SP三体磨损性能研究

本文对湘钢生产的Ti C粒子增强型低合金马氏体耐磨钢(NM450SP)的组织、硬度、耐磨性及磨损机制进行分析,并与硬度相近的传统马氏体耐磨钢(NM450D)进行了对比。NM450SP钢板以板条马氏体作为基体,在基体上分布着大量Ti C粒子,硬度为444 HV;NM450SP钢板粒子从表面到心部粒子尺寸逐渐增加,表面、厚度1/4位置、厚度1/2位置粒子尺寸分别为2.64、 3.58、 3.64μm。NM450D钢板组织为板条马氏体,硬度为463 HV。三体磨料磨损实验结果表明NM450SP钢板耐磨性为NM450D钢板的1.43倍。在基体中加入Ti C粒子可以阻碍磨料压入基体,使犁沟和微切削深度下降;同时可以阻碍磨料在基体上滑动,使犁沟和微切削长度下降,从而提高耐磨性。

稀土铈对内生TiC型超级耐磨钢组织性能的影响

作为耐磨钢研究的新领域,引入高体积分数TiC粒子的超级耐磨钢,虽然能够提升钢的耐磨性,但会降低材料的韧塑性。为了提升超级耐磨钢的综合性能,研究稀土铈对超级耐磨钢组织性能的影响,采用真空感应炉冶炼出不同铈质量分数的试验钢,通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、电子探针(EPMA)、硬度测试、低温冲击性能测试、磨损性能测试等手段,研究了铈对试验钢TiC粒子析出行为、组织、力学性能以及耐磨性能的影响。结果表明,热处理后试验钢的组织为回火马氏体。铈可以将高钛耐磨钢中TiC、TiN粒子改性为Ce_(2)O_(2)S-TiC、Ce2O2S-TiN、CeP-TiC和xCeP·yCe_(2)O_(3)-TiC稀土复合粒子。随着铈质量分数的增加,试验钢的强度和硬度变化不大,低温韧性和耐磨性先提高后下降,在铈质量分数为0.002 5%时,其综合性能最佳,相对耐磨性为未添加铈试验钢的1.27倍。

TiC颗粒增强低合金铁素体钢的耐磨性能

通过与传统低合金铁素体钢做对比,研究了原位合成方法制备的1. 0vol%Ti C颗粒增强型铁素体耐磨钢的磨粒磨损性能。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对试验钢的显微组织形貌和析出相粒子分布进行了分析,并对试验钢的硬度、强度、韧塑性和磨粒磨损性能进行测试。试验结果表明:经过轧制后的Ti C粒子在试验钢中分布均匀,其中纳米Ti C粒子产生明显的沉淀强化作用,提高了基体的强度和硬度,并保证了良好的弯曲性能。粒径1~5μm的Ti C颗粒有效阻碍了磨粒对基体的犁削作用,提高了基体抵抗磨粒磨损的能力,Ti C增强后的铁素体试验钢磨损量仅为未增强铁素体钢的60%,与未增强铁素体钢淬火+低温回火处理后的耐磨性相当。Ti C颗粒增强铁素体钢的磨粒磨损机制既包括犁皱塑性变形机制又包括显微切削机制,钢的耐磨性提高为纳米、微米Ti C粒子共同作用的结果。