铝合金表面高耐磨自润滑硬质阳极氧化膜的制备

以硫酸、草酸、氨基磺酸为基础电解液,分别添加0,5,15和25mL/L的PTFE乳液,在2024铝合金表面制备了PTFE复合硬质Al2O3氧化膜.利用扫描电镜、硬度计和摩擦磨损试验机等手段,对制备氧化膜的组织结构与性能及其复合机理进行了研究.结果表明:随着PTFE添加量的增加,氧化膜的厚度由没有添加PTFE样品的42μm增加到了51μm;硬度呈现先增加后降低的趋势,硬度最高为417HV.当PTFE乳液的添加量为25mL/L时,磨损时的失重量为7mg,是没有添加PTFE颗粒样品的三分之一.磨损时复合在氧化膜中的PTFE与对摩擦件接触时可形成润滑膜层,在保持高硬度的同时降低了摩擦系数,提高了膜的耐磨和自润滑性能.     

纳米二硫化钼粉体制备及其摩擦学性能

以钼酸铵和硫化铵为原料,通过化学沉淀法制备了纳米二硫化钼颗粒,利用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对粉体粒子形貌、大小和相结构进行了分析.利用立式万能摩擦磨损试验机测定了纳米二硫化钼的摩擦学性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)观察分析了磨损表面形貌及表面元素组成.结果表明:制备的纳米二硫化钼是粒径为40~50 nm左右的球形颗粒,具有大量的悬空键和很高的表面活性;作为固体润滑剂能明显降低摩擦系数,提高摩擦副的耐磨性能,易于在摩擦表面形成牢固的吸附膜和化学反应膜.     

表面纳米化对7055铝合金耐磨性能的影响

为了研究表面纳米化对7055铝合金耐磨性能的影响,利用高能喷丸(High Energy Shot Peening, HESP)技术对7055铝合金材料进行表面纳米化处理,在7055铝合金表面获得纳米结构。利用透射电镜分析纳米化前后微观组织的变化,同时对纳米化材料表层进行残余应力及显微硬度测定,并采用球盘磨损试验机研究了纳米化表面对固定载荷条件下7055铝合金材料磨损性能的影响。结果表明：表面纳米化使7055铝合金材料表面发生严重塑性变形,材料表面分布较高幅值残余压应力,最大可达到-369MPa, 残余压应力层深度达0.6mm;纳米化后试样显微硬度较基体提高了50%。摩擦磨损实验表明：表面纳米化从一定程度降低了7055铝合金材料表面摩擦系数,且磨损失重是未处理试样的32%,表明高能喷丸表面纳米化有效改善了7055铝合金材料的耐磨性能。     

镁锂合金表面含碳陶瓷层的摩擦性能

通过在Na2 SiO3-KOH基础电解液中加入石墨烯添加剂,在镁锂合金表面制备出一层自润滑的含碳陶瓷层.利用扫描电镜、原子力显微镜以及X射线衍射仪分析了陶瓷层的表面形貌、粗糙度以及物相组成,利用摩擦磨损试验仪对陶瓷层在室温下的摩擦学性能进行研究.其结果表明,加入石墨烯后制备出的含碳陶瓷层表面放电微孔分布均匀,且其微孔尺寸和表面粗糙度均明显降低.相比于镁锂合金,陶瓷层的表面硬度也得到明显的提高.此外,含碳陶瓷层主要由SiO2、Mg2 SiO4以及MgO物相组成,而石墨烯则以机械形式弥散分布于陶瓷层中并起到减摩作用.当石墨烯体积分数为1%时,陶瓷层表面显微硬度为1317.6 HV0.1kg,其摩擦系数仅为0.09,其耐磨性明显提高.同时,陶瓷层磨痕的深度和宽度均明显小于镁锂合金,而且较为光滑,表明陶瓷层表面没有发生严重的黏着磨损.     

添加纳米Al微微粒对纯钛微弧氧化膜层性能的影响

在微弧氧化电解液中添加纳米Al微粒,在纯钛表面进行微弧氧化制备Al2O3/TiO2复合微弧氧化膜,采用Quant 200型扫描电子显微镜(SEM)观察膜层的表面形貌,并研究纳米Al微粒对微弧氧化复合膜层硬度和耐磨性能的影响。结果表明,纳米Al微粒的添加可使纯钛微弧氧化膜的表面更加平整致密,硬度和耐磨性显著提高。电解液中添加3 g/L纳米Al微粒后,微弧氧化的终止电压由460 V上升至515 V,硬度由811 HV提高至1232 HV,平均摩擦系数由0.68降低至0.57,磨损失重由1.0 mg降低至0.58 mg。     

铁基SiC复合镀层的制备与性能研究

为提高普通镀铁层的硬度和耐磨性,扩大其在工业生产中的应用范围,进行了铁基复合镀层的制备与性能研究.通过球磨法制备了Si C颗粒(粒径为100~200 nm),向镀铁液中添加Si C颗粒并采用电沉积的方式制备铁基Si C复合镀层.利用显微硬度仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、摩擦磨损试验机等对复合镀层的显微硬度、形貌结构、元素成分和摩擦学性能进行测试.结果表明:复合镀层的硬度与普通镀铁层相比显著提高,稳压电压为6 V时复合镀层的显微硬度最大;复合镀层表面微裂纹呈网状结构,截面微裂纹呈短条状结构;镀层中加入Si C颗粒可阻止裂纹的扩展,减小摩擦系数,提高镀层的耐磨性能.     

水润滑橡胶轴承的摩擦性能

以丁腈橡胶(NBR)为基体,制备水滑润橡胶轴承,以水作为润滑介质,研究不同因素对橡胶轴承的硬度和摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着炭黑量以及二硫化钼量增加,橡胶轴承的硬度逐渐增大;炭黑量和二硫化钼量明显影响橡胶轴承的磨损量和摩擦系数.在炭黑为70 phr,二硫化钼为10phr时,轴承的磨损量和摩擦系数最小.对磨损和摩擦机理也进行了分析.     

添加纳米Al微粒对纯钛微弧氧化膜层性能的影响

 在微弧氧化电解液中添加纳米Al 微粒,在纯钛表面进行微弧氧化制备Al₂O₃/TiO₂复合微弧氧化膜,采用Quant 200 型扫描电子显微镜(SEM)观察膜层的表面形貌,并研究纳米Al 微粒对微弧氧化复合膜层硬度和耐磨性能的影响。结果表明,纳米Al微粒的添加可使纯钛微弧氧化膜的表面更加平整致密,硬度和耐磨性显著提高。电解液中添加3 g/L 纳米Al 微粒后,微弧氧化的终止电压由460 V 上升至515 V,硬度由811 HV 提高至1232 HV,平均摩擦系数由0.68 降低至0.57,磨损失重由1.0 mg 降低至0.58 mg。     

基于纳米氟化镧添加剂的润滑油摩擦学性能

为优化纳米氟化镧的制备方法,探索纳米氟化镧作为润滑油添加剂的摩擦学性能,采用化学沉淀法制备氟化镧(La F3)粒子,使用全方位行星式球磨机球磨后,得到纳米级氟化镧粒子.采用纳米激光粒度仪和X射线衍射仪(XRD)对样品进行表征.使用平平加OS-15(脂肪醇聚氧乙烯醚)作为表面活性剂,把纳米氟化镧粒子添加到基础油中,采用万能摩擦磨损试验机做四球试验,以评价纳米氟化镧粒子在润滑油中的抗磨减摩特性.试验钢球在金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)下观察,分析其抗磨减摩机理.结果表明:当纳米氟化镧的添加量为2.5%时,抗磨减摩效果最佳;纳米氟化镧润滑油与基础油相比,摩擦系数减小了52.7%,磨斑直径减小了29.6%;纳米氟化镧润滑油的磨斑较基础油更规则,犁沟较浅.分析表明,纳米氟化镧在摩擦磨损过程中及时填充到摩擦副表面,易与基体结合生成化学反应膜,有效阻挡了金属基体之间的摩擦磨损,起到良好的抗磨减摩作用.     

铝合金表面纳米化--微弧氧化复合涂层摩擦行为

通过表面机械研磨处理在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化( SNC)过渡层,再采用微弧氧化( MAO)技术对纳米晶过渡层进行微结构重构,设计制备出纳米化-微弧氧化( SNC-MAO)复合涂层,并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层的摩擦学行为。与微弧氧化涂层相比,纳米化-微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性。微弧氧化涂层及纳米化-微弧氧化复合涂层与GCr15钢球对磨时具有相同的磨损机理,为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化磨损。     

纳米Al2O3对聚乙烯工程材料性能的影响

采用压制和烧结的方法，制备了纳米Al2O3和超高分子量聚乙烯的复合材料。用MPV－200型摩擦磨损试验机和腐蚀磨损试验机研究了纳米Al2O3粒子对超高分子量聚乙烯工程塑料的摩擦磨损性能的影响。结果表明：纳米Al2O3粒了不仅显著地提高了超高分子量聚乙烯的耐磨性，而且降低了超高分子量聚乙烯的摩擦系数，同时使得超高分子量聚乙烯的硬度增大，扩大了超高分子量聚乙烯材料的应用范围。     

织构化的铝合金表面摩擦学特性研究

本文利用精密加工方法在铝合金表面加工出不同的织构,通过摩擦磨损试验研究了表面织构形态对试样动压润滑、摩擦磨损特性的影响。结果表明,铝合金表面织构化可以有效地改善其摩擦学特性。条纹状织构深度越深,动压润滑效果越好,摩擦系数越小,磨损深度越浅;当网状织构夹角由小变大时,试件表面摩擦系数呈现抛物线变化,磨损深度随之增大。     

冷轧用水基纳米润滑液的研究

为应对冷轧中节能减排的需求,选用纳米Fe2O3粒子,通过对其表面修饰与分散,制备了水基纳米轧制液,并通过四球摩擦磨损试验机和四辊冷轧轧机对其摩擦润滑性能进行研究。结果表明,添加粒径为20～60nm Fe2O3粒子的水基纳米轧制液具有良好的抗摩擦磨损性能,且能够有效降低轧制功率和提高带钢的表面质量。     

载荷对纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层摩擦磨损性能的影响

用脉冲电沉积技术制备表面平整光亮的纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层.采用XRD、TEM、SEM、EDS等方法研究了纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层的微观组织结构、表面形貌和合金成分.研究了干滑动摩擦条件下纳米晶镀层的摩擦磨损性能、磨损后的组织结构和硬度的变化.结果表明：纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层的晶体结构为单相面心立方结构.镀层的摩擦系数和磨损量随着摩擦载荷的提高而增大,即镀层的耐磨性随载荷的提高而下降.摩擦磨损使纳米晶Co-Ni-Fe合金镀层发生晶粒长大,摩擦载荷越大,磨损后镀层的硬度越低.     

激光硬化与渗氮复合处理H13钢组织与性能

通过激光淬火/离子渗氮复合方法对H13钢进行表面改性处理,从而提高其表面的性能.利用X射线衍射技术、光学显微观察、扫描电子显微观察、能谱分析技术、显微硬度和纳米测试系统以及高频往复磨损试验,分别研究了离子渗氮、激光淬火、以及激光淬火与离子渗氮复合处理对H13钢改性层组织结构、力学性能、摩擦磨损性能的影响过程和影响机理.结果表明：复合处理工艺可以显著改善改性层的综合性能.和单一渗氮处理相比,复合处理改性层硬度和有效硬化层深度分别从1 180 HV和80μm提高至1 360 HV和550μm,摩擦系数和磨损率分别从0.68和5.78×10^-8 mm³·N^-1·m^-1降低至0.59和1.35×10^-8 mm³·N^-1·m^-1.试样的硬度和耐磨性显著增加,平均摩擦系数明显降低.     

微晶二氧化硅粉体添加剂的抗磨减摩作用

为研究微晶SiO2粉体添加剂的抗磨减摩作用,采用微晶SiO2矿物粉体作为润滑油添加剂,利用AMSLER摩擦磨损试验机研究45#钢摩擦副在添加剂润滑油润滑下的摩擦学特性.磨损后钢环表面的形貌和成分通过扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪进行分析.结果显示:以微晶SiO2粉体为添加剂润滑时在摩擦副表面形成一层陶瓷保护层.相比基础油,在微晶SiO2添加剂润滑油润滑条件下,摩擦副的接触状态由金属之间的摩擦磨损转化为自修复膜层之间的摩擦磨损.添加剂润滑油较基础油润滑条件下的摩擦系数大.摩擦磨损过程中自修复膜层的形成,隔离了金属摩擦副的直接接触,降低了试样磨损失重,具有良好的耐磨性能.     

纯铜纳米晶表层摩擦磨损性能研究

采用表面机械研磨（Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT）方法,成功地在纯铜表面制备出厚度约为25μm纳米晶层,最表层晶粒尺寸约为10nm．研究了Cu纳米晶表层在室温条件下滑动及微动摩擦磨损性能．结果表明,在干摩擦滑动条件下,Cu纳米晶表层摩擦磨损性能明显优于普通粗晶Cu．当载荷低于20N时,Cu纳米晶表层稳态摩擦系数低于粗晶铜;在实验载荷范围内,Cu纳米晶表层磨损量低于粗晶铜,并随载荷增大,这种差异逐渐减小．Cu纳米晶表层耐磨性提高主要归于纳米结构高硬度,以及氧化物屑易形成稳定的机械混合层等因素．在微动条件下,Cu纳米晶表层耐磨性明显优于粗晶Cu,其磨损量明显低于粗晶Cu．在干摩擦条件下,Cu纳米晶表层摩擦系数低于粗晶Cu,磨损随载荷与微动频率的变化是连续氧化物磨屑层的形成与破坏过程;在油润滑条件下,Cu纳米晶表层摩擦系数高于粗晶Cu,主要是其高硬度导致油膜破坏引起金属之间局部直接接触造成,其磨损量大幅度下降与其磨损过程中在对磨球上形成转移层密切相关．     

NiCo/纳米SiO2复合镀层的耐腐蚀及其摩擦学性能研究

采用电沉积法在铜基底上沉积了NiCo/纳米SiO2复合镀层和NiCo合金镀层,用扫描电子显微镜、CHI660A电化学工作站及UMT-2M摩擦磨损测试机考查了镀层的表面形貌、磨损形貌、耐腐蚀性能及摩擦学性能.结果表明,纳米SiO2颗粒的加入抑制了NiCo晶体的增长,使得镀层中NiCo颗粒明显得到细化,镀层更加均匀致密;在相同的腐蚀和摩擦条件下,纳米复合镀层的耐蚀性、耐磨性能明显高于NiCo合金镀层;随着镀液中纳米颗粒悬浮量的增加,复合镀层的摩擦系数先降低后增大,当镀液中SiO2纳米颗粒含量为5 g/L时复合镀层的摩擦系数最小.     

金刚石弥散TZP陶瓷的摩擦和磨损性能及其磨损机制的研究

在干摩擦条件下,在Ｍ－２００磨损试验机上对金刚石弥散增强ＴＺＰ陶瓷的摩擦和磨损性能进行了观察。摩擦试验表明,金刚石含量愈高,摩擦系数愈低,并且愈稳定。磨损试验还表明,金刚石微粉的添加可显著降低该陶瓷的磨损率。用扫描电子显微镜观察磨痕形貌特征。该陶瓷的磨损是以塑尾切削和微区脆性剥离断裂机制为主。并认为硬度和断裂韧性对改善该陶瓷材料的耐磨性能有重要意义。     

Fe3O4纳米粒子添加剂对成形润滑油摩擦性能的影响

利用纳米级Fe₃O₄作为成形润滑油的添加剂,采用表面活性剂对纳米粒子进行表面改性,利用超声分散器使Fe₃O₄纳米粒子均匀稳定地分散在润滑油溶液中。利用四球摩擦磨损试验机对配制出的纳米润滑液进行摩擦性能测试。研究结果表明,不同粒径的纳米粒子对润滑剂的油膜强度影响较大,采用20 nm Fe₃O₄粒子配制润滑剂时,可有效提高润滑剂的油膜强度;当纳米粒子质量分数达到8%时,摩擦系数有较大程度的降低,磨斑直径减小。这表明一定质量分数与尺寸的Fe₃O₄纳米粒子可有效提高润滑油的摩擦性能。