Ti含量对(Cr,Ti)N复合涂层组织结构与性能的影响

通过改变Ti靶弧电流,在自行改造的多弧离子镀膜机上制备了不同Ti含量的(Cr,Ti)N复合涂层。研究了不同Ti含量对涂层沉积速率、成分相结构、表面形貌及纳米硬度等性能的影响,对涂层的硬化机理进行了探讨。结果表明:随着Ti含量的增加,复合涂层的沉积速率提高,晶粒尺寸变小,粗糙度降低。涂层的择优取向从(111)晶面逐渐过渡到(220)晶面;其相结构由CrN类型结构转变为TiN和CrN并存的混合相结构,最后转变为TiN类型结构。Ti的加入可显著提高复合涂层的硬度,当Ti在金属元素中的原子数分数为0.62时,复合涂层纳米硬度最高,为35GPa。与CrN涂层相比,CrTiN复合涂层具有较低的滑动摩擦因数和较高的抗滑动摩擦磨损性能。     

多弧离子镀CrNx涂层的工艺与摩擦磨损性能

为了改善发动机活塞环的摩擦学性能和提高其使用寿命,采用多弧离子镀技术在活塞环表面制备了不同N2含量和弧电流的CrNx硬膜,采用X射线衍射技术、扫描电子显微镜、纳米硬度仪和发动机台架试验装置,分别测试了薄膜相结构、表面形貌、纳米硬度和抗高温摩擦磨损性能。研究结果表明：当N2质量分数为45%时,薄膜纳米硬度相对较高,CrNx薄膜中主要以CrN（220）相为主;随着弧电流的增加,薄膜的表面颗粒尺寸增加,当弧电流为60A时,薄膜纳米硬度相对较高。与Cr电镀层活塞环相比,CrNx涂层活塞环具有较强的抗高温粘着磨损性能。     

梯度变化非晶碳涂层的摩擦学行为

采用多源磁控溅射物理气相沉积法在单晶硅片、20Cr和Cr12W表面制备了梯度变化非晶碳涂层,测试了非晶碳涂层的纳米硬度和弹性模量及摩擦磨损行为.结果表明涂层具有较高的硬度和弹性模量,分别达到15.3 GPa和184 GPa;涂层具有较好的摩擦性能,在干摩擦条件下摩擦因数基本保持在0.1～0.2,磨损率达到10-9 mm3/( N·m)数量级.     

铁基非晶纳米晶涂层的耐磨性研究

采用基于机器人的自动化高速电弧喷涂技术在45钢基体上制备了FeCrBSiMnNbY非晶纳米晶涂层。研究了非晶纳米晶涂层在油润滑条件下，不同磨损时间、速度、载荷对涂层的磨损行为。采用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDAX）和X射线衍射仪（XRD）对涂层的组织结构进行了表征，利用纳米压痕仪对涂层的力学性能进行了分析，摩擦磨损试验在MM200滑块磨损试验机上进行。结果表明：涂层组织均匀，结构致密，主要由非晶相和α-Fe相纳米晶组成；在相同磨损试验条件下，非晶纳米晶涂层的相对耐磨性为3Cr13涂层的4．6倍，磨损机制主要为脆性疲劳剥落。     

高速电弧喷涂FeCrBSiMnNbW非晶纳米晶涂层组织及性能

研究开发了一种FeCrBSiMnNbW新型喷涂粉芯丝材,并采用自动化高速电弧喷涂技术在镁合金基体上制备了FecrBsiMnNbw非晶纳米晶涂层。对Fe基非晶纳米晶涂层和传统的3Cr13涂层的组织结构、力学性能以及油润滑条件下的摩擦学性能进行了对比分析,结果表明：与3Cr13涂层相比,铁基非晶纳米晶涂层组织更加致密,孔隙率低,具有相对较高的硬度和拉伸结合强度;形成了非晶相和纳米晶相组成的复合结构,使得涂层具备更好的摩擦学性能。     

高速电弧喷涂镍基非晶纳米晶复合涂层及其磨损性能研究

利用高速电弧喷涂技术在重载车辆18Cr2Ni4WA轴类基体上制备了NiCrBMoFe非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和差热分析仪等设备对涂层的组织结构进行了分析,结果表明:涂层组织结构致密,与基体结合良好,主要由非晶相和γ-Ni(Cr)相纳米晶组成,非晶质量分数达到45％,且涂层具有良好的热稳定性.利用微动摩擦磨损试验机对涂层的磨损性能进行了研究,结果表明:涂层具有很好的耐磨性,相对耐磨性约是基体材料的8倍,远远超过了该轴的磨损要求,其失效机制主要为典型的脆性剥落磨损.     

镁合金表面电弧喷涂Fe基非晶纳米晶涂层的性能

采用自动化高速电弧喷涂技术在镁合金基体上制备了FeCrBSiMoNbW非晶纳米晶涂层。采用Flir A20M型红外热像仪对Fe基非晶纳米晶喷涂层的表面温度场进行了实时监测。对Fe基非晶纳米晶涂层和传统的3Cr13涂层的组织结构、力学性能以及摩擦学性能进行了对比分析。实验结果表明：Fe基非晶纳米晶涂层组织致密,孔隙率低,具有相对较高的硬度和拉伸结合强度;形成了非晶相和纳米晶相组成的复合结构,使得涂层具备较好的耐磨减摩性能。     

激光淬火渗硫复合层的抗高温摩擦磨损性能

采用网格化激光淬火和低温离子渗硫技术对42MnCr52钢进行复合表面处理,使用洛氏硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪对表面改性层进行了表征分析,使用T11高温摩擦磨损试验机对复合处理前后的样品进行了高温摩擦磨损比较试验。结果表明:经激光淬火-离子渗硫复合处理后,在基材表面形成了激光淬火渗硫复合层,具有显著的抗高温摩擦磨损性能。与未处理样品相比较,硬度提高20%左右,摩擦因数降低约10%,磨损失重量减少50%以上。最后对激光淬火渗硫复合层的抗高温摩擦磨损机理进行了探讨分析。     

球磨时间对纳米SiO_2/Cu复合材料摩擦学性能的影响

采用球磨法与热压烧结工艺制备了添加w（n-SiO2）=1.0%的铜基纳米复合材料。通过球盘式摩擦磨损试验机测试了复合材料的摩擦磨损性能,采用排水法和场发射扫描电镜（FSEM）研究了复合材料的致密度、显微组织和磨损形貌。结果表明：球磨可提高复合材料的致密度,改善n-SiO2在铜基体中的分散均匀性;随球磨时间的增加,复合材料的动摩擦因数和磨损量先减小后增加,球磨10 h复合材料具有较低的摩擦因数和磨损量,磨损机理主要为磨料磨损。     

活塞环表面CrTiAlN复合涂层的抗高温腐蚀性能研究

采用多弧离子镀技术,利用Cr靶和TiAl靶,在活塞环材料65 Mn钢基体上制备了CrTiAlN复合涂层,并对电镀Cr、CrN和CrTiAlN复合涂层在800℃下的抗高温腐蚀性能进行了比较分析,用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察分析了样品表面高温腐蚀氧化膜。结果表明:CrTiAlN复合涂层具有优异的抗高温腐蚀性能,在800℃时仍具有良好的抗高温腐蚀性能,其氧化机理是O向涂层内部扩散氧化,在高温腐蚀过程中,CrTiAlN涂层中的Cr发生了选择性氧化,优先形成了Cr2O3,CrTiAlN涂层氧化层区域的结构由外至里组成顺序为Cr2O3、Al2O3+TiO2、(Cr,Ti,Al)N。涂层外层的Cr2O3氧化物有利于阻碍氧元素向涂层内部扩散,能够降低涂层的高温腐蚀速度。     

CrTiAlN复合涂层的抗高温氧化性能与机理

采用多弧离子镀技术,利用Cr靶和TiAl靶,在活塞环材料65Mn钢基体上了制备CrTiAlN复合涂层,并对电镀Cr、CrN和CrTiAlN复合涂层在900℃下的高温氧化性能进行了比较,利用扫描电镜、能谱和X射线衍射观察和分析了样品表面氧化膜的性能,得到了CrTiAlN复合涂层的氧化机理。试验结果表明：CrTiAlN复合涂层在900℃时具有良好的抗高温氧化性能。     

Feasibility of surface-coated friction stir welding tools to join AISI 304 grade austenitic stainless steel

An attempt is made to develop the tools that are capable enough to withstand the shear, impact and thermal forces that occur during friction stir welding of stainless steels. The atmospheric plasma spray and plasma transferred arc hardfacing processes are employed to deposit refractory ceramic based composite coatings on the Inconel 738 alloy. Five different combinations of self-fluxing alloy powder and 60% ceramic reinforcement particulate mixtures are used for coating. The best friction stir welding tool selected based on tool wear analysis is used to fabricate the austenitic stainless steel joints.     

Friction stir surfacing of cast A356 aluminiumesilicon alloy with boron carbide and molybdenum disulphide powders

Good castability and high strength properties of Ale Si alloys are useful in defence applications like torpedoes,manufacture of Missile bodies,and parts of automobile such as engine cylinders and pistons.Poor wear resistance of the alloys is major limitation for their use.Friction stir processing(FSP) is a recognized surfacing technique as it overcomes the problems of fusion route surface modification methods.Keeping in view of the requirement of improving wear resistance of cast aluminiumesilicon alloy,friction stir processing was attempted for surface modification with boron carbide(B4C) and molybdenum disulfide(Mo S2) powders.Metallography,micro compositional analysis,hardness and pin-on-disc wear testing were used for characterizing the surface composite coating.Microscopic study revealed breaking of coarse silicon needles and uniformly distributed carbides in the A356 alloy matrix after FSP.Improvement and uniformity in hardness was obtained in surface composite layer.Higher wear resistance was achieved in friction stir processed coating with carbide powders.Addition of solid lubricant Mo S2 powder was found to improve wear resistance of the base metal significantly.     

CrN/MoS2固体自润滑复合膜渗硫层相结构研究

采用扫锚电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)对CrN/MoS2固体自润滑复合膜表面形貌进行了观察,利用X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)和俄歇电子能谱仪(Auger Electron Spectrosco-py,AES)对复合膜渗硫层的相结构及剖面元素分布进行了研究。结果表明:经低温离子渗硫处理后,在复合涂层中成功合成MoS2自润滑相,并伴有少量SO2、CrSO4生成。研究发现:渗硫层被氧化是源于渗硫过程中残留的氧气和样品保存过程中接触的空气;用真空封装等隔氧保存方式可防止样品存储过程中渗硫层被氧化;改善渗硫工艺,杜绝渗硫过程中渗硫层被氧化,可以获得单一成分的MoS2层。     

超细矿物微粉改善2号坦克润滑脂摩擦学性能研究

采用球盘式摩擦磨损试验机，研究了羟基硅酸盐超细矿物微粉作为2号坦克润滑脂添加剂对钢／钢摩擦副的润滑性能，利用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）和X射线能谱仪（Energy Dispersive Spectrometry，EDS）分析了磨痕表面形貌及典型元素的面分布情况。结果表明：超细矿物微粉可显著改善2号坦克润滑脂的抗磨减摩性能，含2wt％矿物微粉的润滑脂同单一2号润滑脂相比，摩擦系数降低了约44％，钢盘磨损率降低了约70％，这与羟基硅酸盐可在摩擦表面形成一层富含O，Si，Mg，Al等元素的摩擦表面膜密切相关。     

润滑油纳米铜添加剂及其对不同粗糙度表面的减摩自修复行为

采用KBH4液相还原法制备了纳米铜添加剂,采用透射电子显微镜对纳米铜添加剂进行了表征,通过摩擦磨损试验机测试了纳米铜添加剂对4种不同粗糙度摩擦表面所表现的抗磨减摩性能,并对不同的磨损表面进行了光学显微镜和能谱分析。结果表明:纳米铜添加剂为分散性能稳定的20nm的球形颗粒;纳米铜添加剂具有良好的抗磨减摩性能,尤其是对于光滑的摩擦表面,与基础油相比,可使摩擦因数降低24%。纳米铜添加剂还具有良好的自修复性能,摩擦过程中,能够在摩擦表面形成一层高弹性低硬度的自修复膜,自修复效果对于光滑的摩擦表面更为显著。