CrN/Cr镀膜改性的H13钢摩擦学性能

为提高AISIH13钢的硬度和耐磨性能,采用多弧离子镀(multi-arc)方法在H13钢表面沉积CrN/Cr双层膜。在600V直流负偏压下对样品表面进行氩离子轰击,随后沉积Cr中间层,采用3种不同的氮气分压,在200V直流负偏压下沉积CrN膜。SRV往复式摩擦磨损实验及表面形貌分析显示,H13钢镀膜样品磨痕深度只有未镀膜样品的1/4,膜层的显微硬度可达HV=1684,高于未镀膜样品的HV=780。膜层的主要相成分是CrN、Cr2N和少量的Cr。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢真空渗氮处理

采用真空渗氮方法对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行表面强化处理。利用金相显微镜、XRD、显微硬度计及耐磨试验机研究了表面渗氮硬化层的显微组织、相组成、显微硬度和耐磨性能。结果表明:真空渗氮处理后,渗氮硬化层主要由γ-Fe、γ'-Fe_4N和CrN相组成;渗氮层厚度达200μm以上,表面硬度为1100-1200 HV,比基体硬度提高了4倍左右;在相同条件下,磨损质量损失约为未渗氮试样的1/8,磨痕宽度明显降低,真空渗氮可显著提高不锈钢的耐磨性。     

高速钢表面PN＋PVD复合处理工艺和性能研究

采用多弧离子镀设备,在高速钢W18Cr4V上先进行等离子氮化,再沉积TiN薄膜,研究了不同渗氮温度和时间对PN+TiN薄膜组织和性能的影响.结果表明,温度为500℃左右和时间为2h以上条件下对W18Cr4V进行渗氮处理后再沉积TiN薄膜,可以得到最佳的薄膜表面显微硬度(1800～2000HV0.05)和膜/基结合力(50N),涂层耐磨性也得到明显提高.     

工业纯钛TA2的激光气体氮化

利用5 kW的CO2快速横流激光器对工业纯钛进行了激光气体氮化.采用扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度计对氮化试样进行了微观组织、相组成和显微硬度的分析与测试.研究结果表明:TA2经激光气体氮化后在其表面得到了厚度为100μm、宏观质量良好的氮化层,氮化层与基体之间完全冶金结合.试样表层结构由氮化层、热影响区和基体三部分组成,氮化层是富钛结构,由TiN枝晶和α-′Ti构成,热影响区组织以针状马氏体为主.显微硬度最高可达HV 500,而基体仅为HV 210.     

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。     

35CrMo钢罐装法多段渗氮渗层组织与耐蚀性能

为确定合理的多段渗氮工艺,以尿素为渗氮剂,采用密封罐法对35CrMo钢进行多段渗氮处理,并利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和化学工作站研究了由不同阶段渗氮工艺制备的氮化层的显微组织、显微硬度和耐蚀性能。结果表明:采用三段渗氮工艺(520℃×3 h+600℃×2 h+520℃×1 h)制备的渗氮层最厚,其氮化层组织主要由Fe-Cr相和Fe3N相组成,表面硬度较高,耐蚀性最好。该三段渗氮工艺符合氮化规律,增加了渗氮层厚度,提高了硬度和耐蚀性能。     

渗氮/PVDTiN涂层对42CrMo钢组织和性能的影响

采用渗氮+物理沉积TiN涂层的复合表面处理技术,对42CrMo钢进行表面强化处理。通过对复合表面处理后的42CrMo钢进行显微组织观察和性能测试,结果表明4,2CrMo钢表层组织和性能分别受渗氮及PVD工艺和渗碳层与涂层界面之间的结合力影响。此外,表层组织硬度呈现明显的梯度结构,外表层TiN涂层硬度最高可达2 200 HV0.1以上,此层深度在1～3μm,而中间渗氮层硬度达756.1HV0.1,深度在10 mm左右。     

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+。     

H13钢表面激光熔覆Ni60A合金组织及性能分析

利用HUST-5000横流CO2激光器在H13热作模具钢表面制备了Ni60A镍基合金涂层。采用金相显微镜和XRD等对熔覆层的微观组织及成分进行了分析,利用显微硬度仪和磨损试验机分别测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能。分析表明,激光熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层的组织主要由FeNi3、Ni2Si和γ(Fe-Ni)等相组成;熔覆层显微硬度HV0.2在800~900之间,明显高于H13钢基体的硬度。摩擦磨损试验表明,在相同的条件下,熔覆层的耐磨性能是基体的2倍多,且随载荷的增加,磨损量的变化较小。     

TD3合金离子渗氮耐磨性能研究

采用离子渗氮技术对TD3合金表面进行离子渗氮处理,采用金相显微镜、XRD,对渗氮层的组织形貌、物相结构进行观察分析;用显微硬度仪(维氏)测量渗氮层硬度,再用摩擦磨损试验机(往复式)进行常温干摩擦实验,对其耐磨性、磨痕形貌进行分析。结果表明:渗氮层深度可达80μm,渗氮层显微硬度最高可达1 190 HV,较基材硬度提高2.3倍以上,渗氮层含TiN、Ti_2N。渗氮试样磨痕深度与宽度减小,耐磨性能比基材也有显著提高。     

离子轰击处理的TC11钛合金表面组织与性能

为提高表面性能 ,对 TC11钛合金进行了离子轰击表面处理 ,运用金相显微镜、扫描电镜和 X射线衍射仪分析了表面改性层的组织结构 ,测定了改性层的显微硬度和深度。结果表明 :TC11钛合金经离子轰击表面处理后 ,表面可获得由 Ti N和 Ti2 N组成的改性层 ,硬度为 60 0～ 80 0HV0 .0 2 ;次表层主要由含氮α相组成 ,渗层厚度为 3 5 0～ 4 0 0μm。表面硬度的提高 ,有利于改善 TC11钛合金的耐磨性     

Q235钢快速碳氮共渗工艺

由于传统碳氮共渗剂存在污染环境的不足,采用气体碳氮共渗技术对Q235钢进行表面改性处理,探讨在850℃时不同的保温时间实现快速碳氮共渗处理的可行性。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损实验机等检测分析手段对渗层的显微组织、相组成、渗层厚度以及渗层的显微硬度和耐磨性能进行了研究。结果表明：随着碳氮共渗时间的增长,显微组织越来越致密;渗层厚度增加,850℃下保温7 h时渗层的厚度达到最大,约为1400μm,显微组织也最致密。碳氮共渗层的相组成主要由碳化物（Fe3C）、氮化物（Fe3N）组成。渗层的显微硬度随着碳氮共渗时间的增加而增加,其中保温7 h时HV0.2最大达到7.97 GPa,是Q235钢的7.5倍。该工艺下渗层的耐磨性能提高显著。     

Cr12钢电火花沉积超细涂层的摩擦磨损性能

采用电火花沉积技术,在Cr12模具钢表面沉积了WC-12Co超细硬质合金涂层;并考察了涂层的显微组织及摩擦磨损性能.结果表明:沉积层组织均匀,与基体呈冶金结合,超细的硬质相弥散分布于沉积层中,其中部分区域硬质相达到了纳米颗粒尺寸.沉积层的平均显微硬度为1 474.8 HV0.1,约是基体硬度的3倍,沉积层的耐磨性能是基体的3.3倍.沉积层的磨损机制主要是磨粒磨损和疲劳磨损.弥散分布的细小硬质相是沉积层硬度及耐磨性能提高的主要因素.     

罐装法氯化铵催化40Cr钢渗氮组织与耐磨性能

为实现渗氮工艺的低成本、快速性,以NH4Cl为催化剂,采用罐装法对40Cr钢表面进行渗氮处理。利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损实验机对渗氮层的显微组织、显微硬度和耐磨性能进行研究。结果表明：渗氮层组织主要由Fe相和Fe3N相组成。随着NH4Cl加入比例的增大,渗氮层厚度、显微硬度和耐磨性能也呈增大趋势。当NH4Cl的质量分数为4.5%时,白亮层厚度达2.5μm,硬度为8.89 GPa,失重量为6.91 mg。氯化氨能明显增加渗氮层厚度,改善渗层耐磨性能,是一种优良的催渗剂。     

TC4合金氩弧熔覆TiN复合涂层的组织及耐磨性

为提高钛合金表面性能,以TiN粉和Ti粉为原料,利用氩弧熔覆技术,在TC4合金表面成功制备出TiN增强Ti基复合涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆涂层的显微组织和物相组成;利用显微硬度仪、摩擦磨损试验机测试了复合涂层的显微硬度和室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。结果表明:氩弧熔覆涂层组织均匀致密,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆涂层主要由TiN棒状树枝晶和TiN颗粒组成,复合涂层明显改善了TC4合金的表面硬度,涂层的最高显微硬度可达9.5 GPa;复合涂层在室温干滑动磨损实验条件下具有优异的耐磨性,磨损机制主要是磨粒磨损,其耐磨性较TC4合金基体提高近9倍。     

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     

提高注水泵平衡盘使用寿命的新方法

对油田用注水泵平衡盘的两种材料进行了新的处理，改善了材料的组织．同时对其耐磨性进行了试验，并用电子扫描电镜对材料的磨损表面进行观察分析．结果证明，采用不锈钢氮化处理，可以提高材料的硬度、润滑性，减小材料的磨损，降低材料的摩擦系数，使平衡盘的使用寿命大大提高．研究认为，氮化处理的钢摩擦副比铜摩擦副的耐磨性高，氮化后的材料磨损主要以表面涂抹和脆性剥落为主，硬度低的铜材料磨损主要以粘着撕裂和犁削为主．     

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。     

低温盐浴渗氮对Custom 465钢耐蚀及耐磨性的影响

为了提高Custom 465马氏体沉淀硬化不锈钢的耐磨性,分别在440、480和520℃对580℃时效后的样品进行了2 h的盐浴渗氮,使用显微硬度计、X射线衍射仪、电化学工作站、球盘式摩擦磨损仪、表面轮廓仪、扫描电镜等设备,研究渗氮温度对Custom 465钢表面物相、硬度、渗层显微形貌、耐蚀性及耐磨性的影响. 随着渗氮温度升高,耐蚀性逐渐降低,但表面硬度增加,520℃处理后表面硬度增大到1240 HV,较未处理试样的400 HV明显上升,渗层厚度达到22μm. 440℃渗氮后表面物相为氮在马氏体基体中过饱和的α'N ,点蚀电位降低约60 mV;480℃时有少量CrN相析出,引起点蚀电位降低约180 mV,同时磨损体积下降约43%;520℃时CrN相的含量明显升高,自腐蚀电位降低约70 mV,无明显的稳态钝化区,磨损体积降低82%,减磨效果明显.     

碳纳米管对Ni60合金激光熔覆层的耐磨性影响

采用激光熔覆技术,在45#钢表面进行了镍基合金粉末添加碳纳米管的熔覆试验,对熔覆层横截面进行了硬度测试和显微组织分析,对熔覆层表面进行了X射线衍射物相分析和摩擦磨损试验.结果表明,碳纳米管能够提高镍基合金激光熔覆层的硬度和耐磨性能,当碳纳米管的质量分数为0.4%时,镍基合金激光熔覆层的耐磨性能最好.