MEVVA源强流Ti离子注入纯铜表面层的结构与性能研究

采用金属蒸气真空弧(MEVVA)离子源技术对强流Ti离子束注入到纯铜表面的结构和性能进行了系统的研究.材料表面层的机械性能测试表明:强流Ti离子注入纯铜后材料表面的硬度和耐磨性均有提高,相对于纯铜基体,5×1017 cm-2注量注入可以使材料表面硬度提高2.3倍,使表面摩擦因数下降14%.注入层的X射线结构分析表明:金属离子注入后,在纯铜表面注入层中析出了合金相,合金相的析出是材料的表面硬度和耐磨性提高的主要因素.     

离子注入对Cr4Mo4V轴承钢摩擦学性能的影响

在Cr4Mo4V轴承钢表面等离子体浸没注入(PIII)了氮离子(N+)、类金刚石(DLC)、碳化钛(TiC),测量了处理前后试样表面的显微硬度,在干摩擦条件下进行了与Si3N4陶瓷球对磨的摩擦学实验,通过光学显微镜观察了磨损表面形貌,分析了磨损机理。结果表明:离子注入后显微硬度明显增大,注入TiC的试样增幅最大,达到54.7%;注入TiC的试样摩擦系数下降到约0.2,最小磨痕宽度减小了50%;未处理和注入N+试样的磨损机理主要以粘着磨损为主,但注入N+试样磨损程度有所减轻;注入DLC和TiC的试样主要磨损机理以疲劳磨损为主;离子注入TiC表面改性的表面综合性能最好,其次为注入DLC、注入N+。     

N+注入GCr15钢摩擦磨损性能研究

通过多种表面测试手段对氮离子注入GCr15钢的摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,由于离子注入引起注入层显微硬度提高,表面残余压应力增大,表面粗糙度降低,以及注入层形成了大量细小弥散分布的硬质析出相ε-Fe2-3N,使摩擦磨损机理发生了变化,从而改善了材料的摩擦学性能.在本实验条件下,所得最佳参数为注入剂量4×1017ions/cm2,注入能量100 keV     

Ti注入钢时金属间化合物形成对钢强化机理的研究

探讨了 Ti 注入 H13钢时形成 Ti 和 Fe 合金相的规律以及 Ti 注入钢的硬化机理.根据辐射损伤理论给出了离子注入引起的空位和间隙原子产生率微分方程,并导出了平衡态时方程的解.研究了注量、能量和靶温对合金形成的影响.注入后退火的样品表面硬度可提高40～50%.用 X衍射和透射电子显微镜测量了 Fe_2Ti 和 FeTi 合金相.用维氏硬度计测量了上述诸条件下注入样品的表面硬度,用针盘磨损机测量了样品抗磨损特性.分析了这些合金相对表面硬化和抗磨损影响的机制.     

Si含量对Fe-20Ni-3.5C自润滑材料组织与性能的影响

采用熔炼法制备不同Si含量的Fe-20Ni-3.5C固体自润滑合金,研究了Si含量对Fe-20Ni-3.5C合金机械性能和摩擦磨损性能的影响.研究表明,随着硅含量的增加,固溶于奥氏体基体中的碳含量逐渐降低,结晶中的片状石墨逐渐短粗化和球化.当硅含量为2.5%时,合金的硬度与抗拉强度最高而相对应的冲击韧性则较低.材料的干摩擦因数和磨损率随着合金硬度的提高而降低,其中Fe-20Ni-3.5C-2.5Si合金硬度高,摩擦因数最低,干摩擦因数保持在0.23,其磨损形式为疲劳磨损.     

Al_2O_3对钼合金组织与性能的影响

以二氧化钼和硝酸铝为原料,用液-固掺入法制备了Al2O3体积分数分别为3%、5%、7%和10%的钼合金。测定了混合钼粉的粒度、钼基体的显微硬度、钼合金的密度及磨损性能,用SEM观察了混合钼粉的形貌与钼合金的显微组织,用XRD分析了钼合金的相组成。结果表明:钼合金由Mo和Al2O3组成;随Al2O3体积分数增加,钼合金晶粒细化,钼基体显微硬度增加,钼合金密度先增加后减小;钼合金摩擦因数受Al2O3体积分数的影响较小,摩擦因数的值在0.47～0.57之间波动;随Al2O3体积分数增加,磨损量不断减少,磨损类型主要以滑动磨损为主,磨损表面有明显的犁沟和磨屑。     

金属钛的离子注入表面改性

讨论了离子注入表面改性技术在生物材料中的应用，研究了Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金表面注入Ｎ＋离子后的摩擦磨损行为，结果表明，Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ经离子注入后，摩擦磨损性能都大幅提高．     

三维网络SiC陶瓷/金属复合材料摩擦性能的研究

以三维网络SiC陶瓷/Fe-Cu合金复合材料作为静片、三维网络SiC陶瓷/40Cr复合材料作为动片,研究了法向载荷、摩擦时间和pv值对该材料体系摩擦因数的影响以及摩擦次数对静片磨损量的影响,并采用金相显微镜观察了复合材料的显微结构和磨损表面形貌,分析了材料的摩擦磨损性能和磨损机理.结果表明:该摩擦副的稳定摩擦因数在0.33~0.35之间,摩擦过程中材料的磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主,材料表面摩擦形成的氧化层硬度较高,是该材料耐磨性能优良的主要原因.     

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.     

WC-Ni/SiC摩擦副滑动摩擦性能

以WC-(5,7,9)Ni硬质合金与SiC陶瓷材料为摩擦副,在MMU-10型屏显式材料端面摩擦磨损试验机上,研究该摩擦副材料在干摩擦条件下,不同压强、不同滑动速度时的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜观察磨损后的表面形貌.结果表明:当压强一定时,随着滑动速度的增加,WC-Ni/SiC摩擦副的摩擦因数逐渐下降,并趋于平稳;当滑动速度一定时,随着试验压强P的增加,摩擦因数逐渐减小;摩擦因数还随合金中Ni含量的增加而增大;硬质合金的磨损量随材料的硬度降低而增大;当滑动速度0.95 m/s时,摩擦副材料的磨损机制与合金成分和试验压强P有关,当p=0.015 MPa时,WC-5Ni/SiC为粘着磨损,WC-7Ni/SiC和WC-9Ni/SiC表现为粘着和磨粒磨损综合作用机制;当p=0.60 MPa时,3种摩擦副的磨损机制主要是磨粒磨损.     

滚压对碳钢微动磨损性能的影响

为了提高碳钢的微动磨损特性,采用不同参数的滚压工艺对45号钢试样进行表面处理,通过表面形貌测量仪、维氏显微硬度计和扫描电镜(SEM)考察在不同参数下,滚压工艺对钢的表面粗糙度、显微硬度、硬化层的厚度等的影响,然后在SRV IV摩擦磨损试验机上对比研究各工艺处理试样的微动磨损特性。研究结果表明:滚压工艺使试样表面形成一定厚度的硬化层,可以降低试样表面的粗糙度,提高表层显微硬度;滚压工艺使试样的磨损量和摩擦因数显著减小;未处理试样的磨损形式主要为黏着磨损和疲劳磨损,滚压后试样以磨粒磨损为主,并伴随轻微的疲劳剥落;不同的滚压参数对45号钢表面性能和微动性能影响较大,滚压工艺使45号钢试样的抗微动磨损性能更加优异。     

Al-2.15％Mn合金的组织及摩擦学特性

采用搅拌法制备了Al-2.15 ％Mn合金,对其显微组织、强化机制及摩擦磨损性能进行了试验研究.结果表明:Al-2.15％Mn合金的组织为含Alu Mn4和Al6 Mn的α-Al固溶体;合金中Al6Mn的沉淀强化作用使其硬度较纯Al提高了60％;纯Al的冲击断口形貌为塑性断裂,Al-2.15％Mn合金的冲击断口形貌为准解理断裂;纯Al与Al-2.15％Mn合金在湿摩擦下的磨损量均大于干摩擦的磨损量;湿摩擦的腐蚀一机械磨损作用使磨痕为犁沟和蚀坑,干摩擦中磨屑的成片脱落由机械磨损中的黏着磨损引起;在干摩擦与湿摩擦中,纯Al的摩擦因数均大于Al-2.15％Mn合金的摩擦因数,Al-2.15％Mn合金较纯Al表现出更加优良的耐磨性.     

电镀法制备晶态Ni-W合金镀层摩擦与磨损性能

采用电镀方法在N80钢表面制备Ni-W合金镀层;经500℃热处理后镀层由非晶态转变为晶态,通过SEM,EDS和XRD等分析Ni-W镀层组织结构、元素能谱和物相组成,研究Ni-W镀层滑动磨损特性,测试其摩擦因数,用SEM观察试样磨损表面形貌,对磨损机理进行分析。研究结果表明:晶态Ni-W镀层为Ni基固溶体,表面显微硬度为1 100,粗糙度为454.41 nm,摩擦因数为0.52左右;Ni-W镀层具有较强的抗磨能力,磨损表面主要呈现轻微擦伤现象,镀层剥落而造成磨粒磨损,磨损率剧增。     

W离子注入奥氏体不锈钢的微动磨损性能

采用金属蒸气真空弧离子源,在奥氏体不锈钢上注入金属W离子,研究了W离子注入对奥氏体不锈钢微动磨损性能的影响.结果表明,W离子注入后不锈钢的表面硬度提高了3倍;W离子注入能够显著改善奥氏体不锈钢的微动磨损性能,降低微动磨损面积.这主要归因于离子注入造成的表面强化,以及离子注入在基体表面产生的压应力.     

温度对40Cr钢温挤压成形的摩擦--磨损性能影响

采用温挤压技术对40Cr钢进行成形试验,考察了不同温度下温挤压试样的摩擦-磨损行为.通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了40Cr钢磨损后表面形貌、化学元素分布和物相组成,讨论了40Cr钢温挤压的磨损机理.结果表明,在挤压温度为550℃时试样晶粒尺寸细小,残余奥氏体含量较高,硬度最高,其磨损性能为最佳;而当温度为650℃和750℃时,晶粒尺寸较粗大,残余奥氏体含量降低.在5N载荷作用下,挤压温度为550℃时,摩擦因数为0.7667;当挤压温度达到650℃,摩擦因数为0.8587,提高了12.01%,磨损性能降低;750℃时,摩擦因数为0.8764,相比550℃提高了14.31%,磨损性能进一步变差;在550、650和750℃时,磨损形式主要为磨粒磨损.     

碲对镍铬合金耐磨损性能的影响

在镍铬合金粉末中加入微量碲元素,通过球磨机械搅拌混合后,采用氧乙炔非真空烧结工艺制备试样,用HBRV-187.5布洛维硬度仪、MMW-1立式万能摩擦磨损试验机和扫描电镜检测合金的洛氏硬度、耐磨损性能、磨损形貌和摩擦系数等性能.试验表明:合金在无润滑干摩擦条件下,碲的质量分数为0.8%～1.0%时,具有最高的洛氏硬度、最少的磨损失重量、最少的磨损脱落,很浅的沟槽及很稳定的摩擦系数曲线.由于微量碲元素的加入,合金生成新的相,起到提高合金硬度和稳定合金磨损性能的作用.     

W离子注入奥氏体不锈钢的微动磨损性能

采用金属蒸气真空弧离子源，在奥氏体不锈钢上注入金属W离子，研究了W离子注入对奥氏体不锈钢微动磨损性能的影响．结果表明，W离子注入后不锈钢的表面硬度提高了3倍；W离子注入能够显著改善奥氏体不锈钢的微动磨损性能，降低微动磨损面积．这主要归因于离子注入造成的表面强化，以及离子注入在基体表面产生的压应力．     

阴极弧离子镀TiAlSiN涂层摩擦与磨损行为

采用阴极弧离子镀法在GH4169合金表面制备了TiAlSiN涂层,通过扫描电镜和能谱仪分析了其表面和界面的形貌和能谱,用轮廓仪测试了涂层表面粗糙度.在往复式摩擦磨损试验机上进行了涂层摩擦与磨损实验,通过能谱仪分析了涂层表面磨损后点能谱和面能谱,考察了TiAlSiN涂层的摩擦因数和磨损性能,对其磨损机理进行了讨论.实验结果显示涂层表面组织结构较为致密,表面粗糙度为194.57 nm;涂层主要成分为Ti、Al、Si和N元素,Si原子细化了TiN和AlN晶粒;涂层结合界面发生了化学反应和成分的相互扩散,其结合形式为化学结合;涂层摩擦因数平均值为0.493,磨损形式为磨粒磨损;磨损痕迹面扫描结果表明,磨损后Al和Ti形成的氮化物减少,Si和N原子无明显的减少现象,涂层耐磨性增强主要依赖于Si和N形成的化合物.     

NiAl-2.5Ta-7.5Cr合金的室温摩擦磨损性能

采用SEM和XRD分析Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金的微观组织,用万能力学试验机测试合金的力学性能,用高速往复摩擦磨损试验机研究合金的室温摩擦磨损特性。研究结果表明:Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金由Ni Al相、Ni Al-Cr共晶和Cr2Ta相组成,其强度和塑性良好。在低P1/2·v(P为载荷,v为速度)下,合金的磨损机制为磨粒磨损,随着P1/2·v的增加,摩擦热效应增强,合金的磨损机制逐渐转变为黏着磨损,摩擦因数和磨损率增加;当P1/2·v0.54N1/2·m/s时,摩擦热效应逐渐导致摩擦表面形成了无定形层,无定形层具有自修复特性,部分或全部隔离了摩擦副的直接接触,磨损机制逐渐转变为氧化磨损,磨损率快速降低后保持稳定,摩擦因数逐渐降低;当P1/2·v≥4.02N1/2·m/s时,合金磨损表面开始出现疲劳磨损特征,表面剥落导致合金的磨损率升高。     

模具温升对22MnB5硼钢裸板高温摩擦磨损特性的影响

采用自制板带式高温摩擦磨损试验机模拟实际热冲压条件下22MnB5硼钢裸板的高温摩擦过程,对模具进行预热,模拟了热冲压过程中的模具升温,并通过硼钢热冲压的摩擦因数、表面磨损形貌和截面图及基体组织图研究模具升温对硼钢裸板摩擦行为及机理的影响.结果表明:模具升温较低时,硼钢裸板与H13钢之间的摩擦因数基本稳定在0.5,其磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主.当模具升温超过100℃,硼钢裸板摩擦因数随温度升高呈现下降趋势,在150℃和200℃分别为0.474和0.414,黏着磨损作用减弱.硼钢基体维氏硬度在室温至100℃基本稳定在430,随温度进一步升至150℃和200℃,硬度分别降至413.5和399.7,表明模具升温对成型件机械性能有显著影响.