温度对10CrMn2NiSiCuAl极地破冰船用钢板干摩擦行为的影响

采用Bruker UMT-3Tribolab摩擦磨损仪测试了与宝山钢铁股份有限公司共同开发的破冰船用低温钢板10CrMn2NiSiCuAl在不同环境温度下的摩擦磨损性能,利用轮廓扫描仪和扫描电子显微镜表征了磨痕及磨屑的表面形貌,采用电子能谱(EDS)以及X射线衍射谱(XRD)分析了磨屑表面的化学元素及成分,进而推断其磨损机制。结果表明:环境温度对摩擦磨损的性能有显著影响,当环境温度为20℃时,摩擦磨损形式以疲劳失效、氧化磨损和黏着磨损为主,磨痕表面的过渡层能够降低摩擦系数,减少磨损量,表面磨损产物主要为Fe_2O_3和Fe_3O_4;随着环境温度降低至-20℃,磨损机制转变为微切削作用下的磨粒磨损和塑性变形,磨痕表面出现犁沟形貌,磨损产物主要为Fe元素,磨屑的长宽比减小,出现球形磨屑,磨损量急剧增加。     

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+。     

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。     

ART对45钢表面改性的研究

运用改装的摩擦实验机对45钢——灰铸铁摩擦副做旋转对磨实验,探索ART对45钢摩擦副表面改性的机理和耐磨规律。实验结果表明,磨损试样表面有大量小质点镶嵌,微区亦增添了来自矿物粉体中的元素;显微硬度明显提高,粗糙度显著降低。ART起到了良好的减摩耐磨效果。     

表面损伤叶轮激光增材再制造研究

为了实现表面损伤叶轮的再制造,提出了叶轮激光熔覆增材再制造流程,并利用激光熔覆技术在叶轮材料试样表面进行Fe基粉末熔覆实验;叶轮再制造流程主要包括设备拆解、清洗、检测、再制造加工、零件测试、装配、喷涂包装等;激光熔覆实验表明粉末与基体产生了良好的冶金结合,组织致密且无未熔化粉末颗粒,熔覆层硬度达到625.7 HV,约为基体材料硬度的1.57倍,屈服强度为641 MPa;激光熔覆再制造叶轮经着色探伤检测和工业CT检测等显示再制造熔覆区域无裂纹、气孔等质量问题,采用去重式平衡,动不平衡量小于标准值750 g.mm,叶轮安装调试一次成功,各项指标满足要求。     

ART对灰铸铁试样摩擦表面自修复的研究

运用改装的摩擦实验机对灰铸铁HT150—45钢摩擦副做旋转对磨实验,主要探索ART对灰铸铁摩擦副表面自修复改性的机理和耐磨规律。在摩擦副中加入ART试剂,在定载荷、定转速条件下在大气环境中进行试验。用Kevex能谱仪和S440扫描电镜等,通过测定试样的磨损率,表面显微硬度、粗糙度的测定和显微形貌的观察及表面成分分析与试样镜像组织观察,试验发现灰铸铁摩擦试样表面有一层光滑、平坦的乳白色膜生成,微观发现试样表面有大量灰色光滑块状物生成,表面微区亦增添了大量来自ART粉体中的元素,显微硬度明显提高,其中灰色区尤为显著,局部区域最高可达原来4倍;同时,表面粗糙度显著降低,有的试样Ra值为原来的14％,起到了良好的减摩耐磨效果。     

浅谈里氏硬度计的检定和影响检定的分析

里氏硬度计在使用和操作上较为便捷,因此,在实际应用中应用广泛。里氏硬度计是一种检测金属硬度的设备,它的工作原理是:用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面,用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度值。里氏硬度计作为测试硬度的工具,它的准确与否直接影响硬度的示值,应依据相关的规程要求,做好检定工作。     

碳纳米管增强铝基复合材料的力学和物理性能

采用磁力搅拌与放电等离子烧结技术制备了碳纳米管(CNT)增强铝基复合材料.对试样进行了扫描电镜和透射电镜表征,测试了试样的力学性能、摩擦性能、电学性能和热学性能.当碳纳米管在试样中的质量分数为1％时,可在铝基体中均匀分布且CNT/Al界面结合良好,此时试样的抗拉强度和硬度较纯Al分别提高了29.4％和15.8％.在获得最佳力学性能强化和最佳减磨效果的同时,试样电导率较纯Al仅降低8.0％.碳纳米管可提高基体的热导率,但强化效果不明显.     

基于FDM成型制件表面质量实验研究

目的研究熔融挤压快速成型的支撑工艺,提高快速成型制件精度.方法以汽车门把手为成型零件进行实验,分析成型支撑的重要工艺参数W的作用,通过不同支撑栅格宽度值对被成型零件的表面粗糙度的影响和不同环境温度对被成型零件表面硬度的影响,定量分析了FDM成型方法对被成型件表面质量的影响程度.结果用标准塑料表面粗糙度仪测量成型件的表面粗糙度,得出了在不同栅格宽度数值下成型件的粗糙度变化曲线,当支撑栅格宽度W为2 mm时,被成型件表面粗糙度可达12μm以上;当环境温度较高或较低时,被成型件表面硬度都较小,当环境温度在16~20℃时,表面硬度可高达40D.结论支撑栅格宽度W与成型件的表面粗糙度的数值成正比关系;环境温度过低或过高都会使被成型件表面硬度降低,最佳环境温度在16~20℃为宜.     

激光表面纹理加工Ti6Al4V空蚀的形貌特征

为提高钛合金的抗空蚀性能,采用激光对Ti6Al4V合金进行表面纹理加工.采用维氏显微硬度计对试样的横截面硬度进行表征,采用磁致伸缩超声振动仪对试样的抗空蚀特性进行测试,采用扫描电子显微镜对试样空蚀形貌进行观测.结果表明,经激光表面纹理加工后,试样的表层硬度均得到明显提高.直线纹理试样空蚀的形貌特征为纹理突起处呈海绵状,网格纹理试样空蚀的形貌特征为纹理突起处出现针孔和疲劳裂纹及由脆性断裂引起材料剥离脱落产生的空蚀坑,状点纹理试样表面仅出现麻点状空蚀特征.各种纹理的凹陷处均无明显的空蚀特征,抗空蚀性能均得到明显增强.     

微量元素对铝合金防撞梁弯曲性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、能谱仪（energy dispersive spectrometer,EDS）、电子万能实验机等测试分析手段,研究了不同微量元素对汽车防撞梁挤压型材组织、强度及弯曲性能的影响。研究结果表明：1#试样中Mn的质量分数为0.50%～0.60%、Fe的质量分数为0.16%,其受拉应力侧再结晶层厚度为110.52 μm,基体中粗大杂质相尺寸最大,亚微米级相最少,弯曲后试样断裂;2#试样中Mn的质量分数为0.40%～0.50%、Fe的质量分数为0.20%,其为再结晶组织,弯曲后型材表面产生严重橘皮后开裂;3#试样中Mn的质量分数为0.60%～0.70%,Fe的质量分数为0.11%,其受拉应力侧无再结晶层,杂质相尺寸最小、亚微米级相最多,弯曲后型材表面光滑,未产生开裂。EDS结果显示,合金基体中的杂质相主要为硬脆的AlFeMnSi和富Si初生相。     

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。     

六钛酸钾晶须对摩擦材料的影响及磨损机制

主要研究添加六钛酸钾晶须的摩擦材料的摩擦磨损性能和表面磨损机制。试样中摩擦性能调节剂和改性酚醛树脂等其他材料的含量不变,仅改变六钛酸钾晶须和空间填料硫酸钡的含量,采用JF-645T型热压机压制试样。将制得的试样进行衰退和恢复、剪切强度和硬度等性能测试,场发射扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）和能谱仪（energy dispersive spectrometer, EDS）分析材料摩擦表面形貌以及成分。研究发现：六钛酸钾晶须能显著提高材料的摩擦因数（μ）、抗高温衰退性和耐磨性;当材料表面初始凸台被破坏后,适量的六钛酸钾晶须附着于芳纶纤维表面能团聚磨粒和磨屑并促进二次凸台的形成;团聚作用是六钛酸钾晶须在摩擦材料中起到优异性能的根本原因;过量的六钛酸钾晶须（质量分数≥16%）会在混料中直接结团,结团体在接触面剪切力作用下会被轻易拉出表面,增大磨损率。     

HIPSN陶瓷干/湿磨情况下表面磨削质量研究

目的探索在干/湿磨情况下,金刚石砂轮磨削HIPSN陶瓷时各磨削参数对表面磨削质量的影响规律,以及有无磨削液对HIPSN陶瓷材料去除方式的影响.方法设计三因素四水平正交实验,在干/湿磨情况下分析砂轮线速度、磨削深度及工件进给速度等磨削参数对表面磨削质量及表面形貌的影响规律.结果表面粗糙度值随着砂轮线速度的提高而降低,随着磨削深度的增大而减小,提高工件进给速度,表面粗糙度先减小后增大;干磨时的表面粗糙度值低于湿磨时的表面粗糙度值;干磨时塑性去除的比例高于湿磨时塑性去除的比例.结论磨削质量与磨削温度密切相关,提高砂轮线速度、增大磨削深度以及适当的工件进给速度,有助于增加塑性去除,改善磨削质量;干磨时的磨削温度高,塑性去除比例大,磨削质量高,稳定性好.小去除量磨削HIPSN陶瓷时,干磨时的表面磨削质量优于湿磨时的表面磨削质量.     

自振脉冲空化射流对6061铝合金表面强化规律

为了提高6061铝合金材料表面硬度、强度和耐磨性等机械性能,通过振脉冲空化射流束冲击6061铝材料表面。测量和分析未处理表面和15、20、25 MPa三种工作压力下射流束冲击试样1、2、3、4、5 min后材料表面微观组织形貌、试样表面轮廓、粗糙度Ra值、Rz值和表面硬度层等因素的变化,定性及定量研究自振脉冲空化射流技术对材料表面机械性能的影响规律。结果表明,与未处理表面相比,15 MPa时射流束未对材料表面造成严重塑性变形,其表面只存在极少不均微坑,Ra值增加0. 25,硬度增加15%,强化效果不明显; 20 MPa时射流束对材料表面产生严重塑性变形,能够明显观测到表面存在密集且均匀的凹坑分布,Ra值增加1. 2,硬度增加78. 3%,强化效果较好; 25 MPa时射流束对材料表面产生过度塑性变形,Ra值增加7. 5,硬度增加81. 3%,材料表层发生剥蚀现象,影响到材料的使用性能。可见,在工作压力20 MPa,冲击时间3 min,靶距20 mm时自振脉冲空化射流技术对材料表面强化效果最好,材料机械性能提高近2倍且表面改性极小。此技术对提升材料表面耐磨性及硬度强化效果起到极为显著作用。     

Cl-作用下2A12铝合金在大气环境中腐蚀初期的微区电化学行为

用扫描开尔文探针(SKP)和局部电化学交流阻抗(LEIS)技术,研究了2A12铝合金在盐雾腐蚀实验早期阶段的腐蚀行为和电化学过程.结果表明,盐雾实验初期,铝合金表面出现点蚀坑,Cl-对铝合金腐蚀有显著的加速作用,随盐雾时间延长,点蚀扩展.扫描开尔文探针的测试结果显示,在盐雾腐蚀过程的初期,金属表面阴极区和阳极区不断发生变化,呈现局部腐蚀的特征.随着盐雾时间的延长,试样表面电位逐步正移,并出现明显的阴极区和阳极区.局部电化学交流阻抗的测试结果表明,试样表面的局部电化学阻抗随盐雾时间的延长而有所增加,但分布较为分散.这说明在腐蚀过程的初期,2A12铝合金表面不断生成腐蚀产物,对腐蚀反应产生阻碍作用.     

P20钢等离子体氮化/DLC双重处理研究

为了提高DLC膜与P20塑料模具钢基体间的结合强度,采用高功率大电流脉冲电源,实现P20钢氮化及氮化/DLC连续双重处理。采用SEM、XRD和显微硬度仪对其表面结构、相组成及显微硬度进行测试分析,结果表明:氮化处理增大试样表面粗糙度,氮化层由γ'-Fe4N相和ε-Fe(2,3) N相组成,硬度由240HV0.05上升到830HV0.05;压痕法结合力测试和摩擦磨损实验结果表明,氮化处理提高DLC膜基结合力和摩擦磨损性能。     

高周疲劳钢表面微观塑性变形行为及循环特性

通过对高周疲劳过程中退火４５＾＃钢、正火４５＾＃及１６Ｍｎ钢光滑试样的表面维氏显微硬度测试，研究了不同控制应力水平下试样表面显微硬度随循环周次的变化关系。基于硬度的物理意义，初步探讨了高周疲劳过程中材料的循环微观塑性变形行为及其循环硬（软）化特征。     

应力对纤维增强塑料排烟内筒耐腐蚀性能的影响

针对燃煤电厂烟囱纤维增强塑料排烟内筒工程中应用的纤维增强复合材料试样S-1设置了5种实验条件,即条件A（静态浸泡）、条件B（Ⅰ型应变,应变4.61%）、条件C（Ⅰ型应变+静态浸泡）、条件D（Ⅱ型应变,应变5.89%）、条件E（Ⅱ型应变+静态浸泡）,以探究不同实验条件下试样性能的变化。力学性能测试结果表明：不同实验条件下,试样力学性能出现了不同程度的下降,相对于条件B,试样在条件D下弯曲强度保留率、拉伸强度保留率分别下降了2.98%、9.52%;相对于条件C,试样在条件E下弯曲强度保留率、拉伸强度保留率分别下降了5.92%、4.42%。扫描电子显微镜（SEM）研究发现,试样S-1在条件E下经90 d的实验周期后,表面破坏较为严重,有明显的纤维拔出现象,巴氏硬度测试也表明试样在不同条件下的表面状态发生了变化。红外图谱结果表明,试样在条件E下的水解程度大于条件C。     

中碳高硅铸钢的复合热处理工艺

研究了成分(wt.%)为0.62C,2.0Si,1.6Mn,0.99Cr的高硅铸钢经过复合热处理(球化退火+等温淬火)的组织和力学性能.利用olympus金相电子显微镜观察组织、扫描电子显微镜分析冲击断口形貌;测试了实验钢的洛氏硬度和冲击韧性.实验结果表明,试样经过球化退火工艺之后硬度变化的幅度不大,而冲击韧性有明显地提高,试样的组织主要为下贝氏体组织,并含有少量的奥氏体.在相同的球化退火工艺下,320℃等温淬火60min,试样的硬度和冲击韧性值都较高.