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Mechanical Characterization and Micro-Wear of FeB-Fe<sub>2</sub>B Layers on Boriding AISI D2 and AISI 4340 Steels
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作者 Suellen Terroso de Mendonça Ferreira André Luiz Klemes Bacco +1 位作者 Eduardo Mauro do Nascimento Carlos Maurício Lepienski 《Materials Sciences and Applications》 2021年第7期330-344,共15页
The mechanical behavior and wear of the different hardened phases with bore-induced changes in AISI 4340 and AISI D2 steels were investigated. The hardness and modulus of elasticity were measured by nanoindentation an... The mechanical behavior and wear of the different hardened phases with bore-induced changes in AISI 4340 and AISI D2 steels were investigated. The hardness and modulus of elasticity were measured by nanoindentation and the values obtained for the layers in AISI D2 steel were 18 GPa and 325 GPa in the Fe<sub>2</sub>B boride phase, and 20 GPa and 360 GPa in the FeB boride phase, respectively. The AISI 4340 steel presented mainly the Fe<sub>2</sub>B phase. It was then possible to analyze the coefficient of friction obtained in the Fe<sub>2</sub>B phase of the steel AISI 4340 presented a range of 0.04 to 0.06. The AISI D2 steel presents two different phases in the boride layer being the coefficient of friction higher for the test in the FeB phase than for Fe<sub>2</sub>B, and the values vary from 0.065 to 0.075. These parameters were obtained with micro-wear tests. No adhesion failures were observed after the sliding tests in the interface of the two different boride layers. Cracks in the FeB phase after the sliding test were much more frequent. 展开更多
关键词 Iron Boride micro-wear Test Mechanical Properties BORIDING
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轴向柱塞泵微织构滑靴副优化设计及性能分析 被引量:1
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作者 徐平 罗晶 +2 位作者 于英华 沈佳兴 黎文利 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第6期27-37,共11页
将微织构应用在轴向柱塞泵滑靴表面,以达到改善表面摩擦磨损、减少温升、降低滑靴副泄漏的目的。通过CFD方法探寻微织构对上述滑靴副多项性能的影响规律,并进行多特征参数多目标优化以充分挖掘微织构对柱塞泵滑靴副的影响潜力,使用微铣... 将微织构应用在轴向柱塞泵滑靴表面,以达到改善表面摩擦磨损、减少温升、降低滑靴副泄漏的目的。通过CFD方法探寻微织构对上述滑靴副多项性能的影响规律,并进行多特征参数多目标优化以充分挖掘微织构对柱塞泵滑靴副的影响潜力,使用微铣削的方式制备织构试样并进行摩擦磨损实验。结果表明,微织构能有效改善滑靴表面工作性能,推荐采用椭圆形开口与偏置的椭球坑体结合的织构类型,选用内辅助支承带与密封带为织构位置。得到优化后织构方案的滑靴副油膜较原型承载压强、摩擦系数、平均温度和泄漏量分别提升了19.78%、降低了22.47%、12.41%、17.52%。该项研究为轴向柱塞泵的性能提升设计提供参考。 展开更多
关键词 轴向柱塞泵 滑靴 微织构 摩擦磨损 温度 泄漏量 多目标优化
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表面微织构的作用机理综述及在航空航天领域典型应用 被引量:1
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作者 郝秀清 李尚尚 +4 位作者 卢晓红 魏成峰 季霞 张杰 王建平 《上海航天(中英文)》 2025年第1期1-19,共19页
随着能源危机和环境污染问题的日益严重,航空航天领域迫切需要具有节能降耗功能的技术。表面微织构因具有减磨、减阻等优异的功能特性,在航空航天领域得到广泛应用。本文从减磨、减阻、热管理、防冰、自清洁等方面详细论述了表面微织构... 随着能源危机和环境污染问题的日益严重,航空航天领域迫切需要具有节能降耗功能的技术。表面微织构因具有减磨、减阻等优异的功能特性,在航空航天领域得到广泛应用。本文从减磨、减阻、热管理、防冰、自清洁等方面详细论述了表面微织构的作用机理及其在航空航天领域的典型应用,对表面微织构在航空航天领域应用面临的挑战及解决方案进行总结,并提出了未来的发展方向。 展开更多
关键词 表面微织构 航空航天 减磨 减阻 热管理 防冰 自清洁
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沟槽型织构刀具铣削蠕墨铸铁的参数优化及磨损机理研究
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作者 林勇传 卫浩 +3 位作者 邓天豪 方枭 马济阳 赖德斌 《工具技术》 北大核心 2025年第10期35-40,共6页
蠕墨铸铁是一种难加工材料,刀—屑界面处会产生强烈的摩擦。刀具产生严重的黏结磨损,影响加工质量和效率,限制蠕墨铸铁更广泛地应用于潜在场景。合理织构参数的微纹理工具被认为可以改善干切削中的刀—屑之间的摩擦和黏附。本文制备不... 蠕墨铸铁是一种难加工材料,刀—屑界面处会产生强烈的摩擦。刀具产生严重的黏结磨损,影响加工质量和效率,限制蠕墨铸铁更广泛地应用于潜在场景。合理织构参数的微纹理工具被认为可以改善干切削中的刀—屑之间的摩擦和黏附。本文制备不同织构参数的沟槽型织构刀具并对蠕墨铸铁进行铣削试验,对比不同织构参数刀具与无织构刀具对切削合力和切削温度的影响,确定较优的织构参数,揭示织构刀具铣削蠕墨铸铁的磨损机理。试验结果表明,当槽宽度为80μm、与刃角度为30°、与刃距离为50μm、槽间距为150μm时,微织构刀具的切削性能最优。微织构可以显著降低刀具前刀面的黏附磨损程度,但对磨损机理无影响。 展开更多
关键词 蠕墨铸铁 沟槽型微织构 织构参数 刀具磨损
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电压对掺锡微弧氧化涂层微观结构和生物性能的影响
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作者 李婧 杨巍 +2 位作者 邓婉蓉 高巍 王力群 《材料热处理学报》 北大核心 2025年第5期195-201,共7页
为研究电压对微弧氧化涂层微观结构和生物性能的影响,采用不同电压在锡酸盐电解液中对TC4钛合金进行微弧氧化处理。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的微观组织结构及相组成,在模拟体液环境中借助摩擦磨损试验机和电化学工... 为研究电压对微弧氧化涂层微观结构和生物性能的影响,采用不同电压在锡酸盐电解液中对TC4钛合金进行微弧氧化处理。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的微观组织结构及相组成,在模拟体液环境中借助摩擦磨损试验机和电化学工作站分别评价涂层的耐磨损性能及耐腐蚀性能,通过酶标仪测量菌液的光密度值(OD)评估涂层的抗菌性。结果表明:TC4钛合金微弧氧化涂层的物相主要由Ti相、金红石型TiO_(2)、锐钛矿型TiO_(2)、SiO_(2)和少量SnO_(2)组成;随电压升高,微弧氧化涂层厚度增加,涂层中的Sn元素含量增加;经微弧氧化处理能够改善TC4钛合金的耐磨性,微弧氧化涂层的磨损机制均为黏着磨损,随电压升高,涂层的摩擦系数及磨痕宽度均先减小后增大,在电压为450 V时,涂层表现出最佳的耐磨性;由于微弧氧化涂层存在缺陷及Sn、Ti间存在电位差,因此未能改善TC4钛合金的耐蚀性;当电压为500 V时,涂层的抗菌性最佳,菌液的光密度值为0.126。 展开更多
关键词 TC4钛合金 电压 微弧氧化 耐磨性 抗菌性
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无黏结相碳化钨激光氧化辅助微细铣削工艺
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作者 张凌浩 周天丰 +3 位作者 吴驯未 刘朋 王西彬 赵斌 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第4期131-141,共11页
无黏结相碳化钨是耐高温模具的理想选择,但高硬低韧的特性导致其可加工性差,现有切削加工方法很难进行高效精密加工。为改善无黏结相碳化钨的可加工性,实现高效高质量加工,本研究提出了碳化钨的激光氧化辅助微细铣削工艺。文中采用1 065... 无黏结相碳化钨是耐高温模具的理想选择,但高硬低韧的特性导致其可加工性差,现有切削加工方法很难进行高效精密加工。为改善无黏结相碳化钨的可加工性,实现高效高质量加工,本研究提出了碳化钨的激光氧化辅助微细铣削工艺。文中采用1 065 nm光纤连续激光器对无黏结相碳化钨表面进行了氧化烧蚀实验,研究了不同激光功率、扫描速度以及扫描次数对烧蚀沟槽形貌的影响,分析了无黏结相碳化钨硬质合金的氧化机理,并对烧蚀沟槽进行了微细铣削实验,同时对比了无激光诱导氧化辅助工艺的微细铣削实验,探究了激光氧化辅助微细铣削工艺在碳化钨高硬脆材料加工方面的优势。结果表明:当激光功率大于7 W时,无黏结相碳化钨表面会产生明显氧化烧蚀痕迹,功率越高、扫描速度越慢,氧化烧蚀越剧烈;在激光高温作用下,沟槽底部会产生热裂纹,多次激光扫描可降低热裂纹长度;高温下碳化钨晶粒发生氧化,其氧化产物主要为疏松状WO_(3);激光诱导氧化工艺可以降低刀具磨损,改善无黏结相碳化钨的切削加工性能。 展开更多
关键词 无黏结相碳化钨(BTC) 激光加工 表面形貌 氧化机理 微细铣削 刀具磨损
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碳化硅表面微织构尺寸和面密度对滑动密封面摩擦学性能的影响
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作者 王梦娇 胡凯学 +2 位作者 孟祥铠 江锦波 彭旭东 《化工学报》 北大核心 2025年第8期4165-4176,共12页
干气密封端面过度摩擦磨损是其常见失效形式之一,为研究微织构尺寸和面密度对织构化碳化硅(SiC)干气密封环摩擦学性能的影响,采用激光加工技术在SiC陶瓷表面制造45°椭圆微织构,探究织构尺寸和面密度对摩擦学性能影响规律。试验结... 干气密封端面过度摩擦磨损是其常见失效形式之一,为研究微织构尺寸和面密度对织构化碳化硅(SiC)干气密封环摩擦学性能的影响,采用激光加工技术在SiC陶瓷表面制造45°椭圆微织构,探究织构尺寸和面密度对摩擦学性能影响规律。试验结果表明:随织构尺寸和面密度增加,摩擦系数和磨损率均呈现先降低后升高的趋势,在等效直径80μm、面密度10%时摩擦学性能最好。织构尺寸过小,织构刮擦损伤严重;织构尺寸过大,摩擦副间剪切力增大。织构面密度过小,改形效果不显著;织构面密度过大,易引发应力集中和加剧磨粒磨损。尺寸和面密度均适宜的织构才可以发挥其收容磨屑、减小接触面积、减轻磨粒磨损与黏着磨损的效果,提升SiC的摩擦学性能。 展开更多
关键词 干气密封 碳化硅 激光微织构 摩擦学性能 磨损机理
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镀铬和滚压处理对35Cr2Ni4MoA钢微动疲劳性能的影响
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作者 杨廷勇 邓文 +2 位作者 张超 钟翔福 兰智云 《表面技术》 北大核心 2025年第13期193-202,共10页
目的研究不同表面处理的35Cr2Ni4MoA高强钢螺栓在模拟服役工况下的微动疲劳性能。方法采用扫描电子显微镜(SEM)、轮廓仪、显微硬度计、金相显微镜等测试手段分析不同表面处理方式对35Cr2Ni4MoA高强钢螺栓表面完整性的影响,运用步进法对... 目的研究不同表面处理的35Cr2Ni4MoA高强钢螺栓在模拟服役工况下的微动疲劳性能。方法采用扫描电子显微镜(SEM)、轮廓仪、显微硬度计、金相显微镜等测试手段分析不同表面处理方式对35Cr2Ni4MoA高强钢螺栓表面完整性的影响,运用步进法对螺栓进行疲劳试验,得到疲劳强度,最后探讨表面完整性与疲劳性能之间的内在联系。结果采用镀铬、滚压或镀铬后滚压复合处理均能够改善35Cr2Ni4MoA高强钢螺栓的表面形貌,降低其表面粗糙度,提高其近表层硬度,其中采用滚压或镀铬处理后其表面粗糙度Ra、Rz相较于基材分别降低了87.56%、82.53%,56.70%、62.77%。采用镀铬后滚压处理方式能够改善镀层的致密性,但容易出现表面微裂纹。采用滚压及镀铬后滚压复合处理能够提高35Cr2Ni4MoA高强钢螺栓的疲劳强度,相较于基材分别提高了14.2%、7.2%,采用镀铬处理则会降低疲劳强度,相较于基材降低了3.9%。结论疲劳失效形式表现为微动疲劳,通过滚压、镀铬及滚压复合处理给试样带来的粗糙度降低、硬度增大等有利因素,能够有效抑制35Cr2Ni4MoA高强钢螺栓微动疲劳源的萌生和扩展,提高微动疲劳强度抗力;经镀铬处理后,镀层的致密性较差,且出现了微裂纹,这些是影响微动疲劳抗力的不利因素,有利因素与不利因素共同决定了35Cr2Ni4MoA高强钢螺栓的微动疲劳强度。 展开更多
关键词 35Cr2Ni4MoA钢螺栓 滚压处理 镀铬处理 疲劳试验 微动疲劳 步进法
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面向水轮机狭窄空间的小型化HVOF装备喷涂WC10Co4Cr涂层的显微结构与耐磨性能研究
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作者 谢长宁 张璐 +3 位作者 刘刚 李毅 秦宇泽 谢威威 《材料保护》 2025年第8期162-171,共10页
针对商用超音速火焰喷涂(Highvelocityoxygenfuel,HVOF)设备由于枪头尺寸过大导致在水轮机叶片等狭窄空间制备硬质合金涂层时,必须小角度喷涂且效率低下的问题,自研了小型化的HVOF系统,并在不同喷涂角度下制备了WC10Co4Cr硬质合金涂层.... 针对商用超音速火焰喷涂(Highvelocityoxygenfuel,HVOF)设备由于枪头尺寸过大导致在水轮机叶片等狭窄空间制备硬质合金涂层时,必须小角度喷涂且效率低下的问题,自研了小型化的HVOF系统,并在不同喷涂角度下制备了WC10Co4Cr硬质合金涂层.采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、数显显微硬度计、万能材料试验机、橡胶轮磨粒磨损试验机等研究了喷涂角度对涂层显微结构、表面粗糙度、显微硬度、结合强度和耐磨粒磨损等性能的影响规律,并与商用HVOF设备制备的涂层进行了对比.结果表明:2种装备制备的WC10Co4Cr涂层的物相组成相似,主相为WC,同时存在由于WC分解产生的W2C和W相.涂层的孔隙率和表面粗糙度随喷涂角度的增大而减小,相同喷涂角度下,自研小型化装备制备的涂层的孔隙率和粗糙度更高.涂层的沉积效率随喷涂角度的减小而降低,商用装备在喷涂角度低于30°时沉积速率出现显著降低;小型装备在喷涂角度90°下制备涂层的显微硬度、结合强度、磨粒磨损质量损失分别为1100.3HV、52.5MPa和0.0113g,涂层性能和粉末沉积效率均优于商用设备在喷涂角度30°下制备的涂层.由于自研小型设备可在狭窄空间垂直喷涂,因此较商用设备更适合于狭窄空间的喷涂作业. 展开更多
关键词 超音速火焰喷涂 小型化HVOF装备 WC10Co4Cr涂层 水轮机 狭窄空间喷涂 显微结构 耐磨性能
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石墨烯对2A12铝合金微弧氧化膜层结构和性能的影响
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作者 李文 张笑尘 +2 位作者 李少杰 闫德志 邢雅兰 《航空制造技术》 北大核心 2025年第17期99-105,共7页
为进一步提升2A12铝合金微弧氧化膜耐蚀性和耐磨性,在六偏磷酸钠体系的微弧氧化工艺基础上,加入不同浓度石墨烯分散液,研究了石墨烯分散液对微弧氧化膜层的表面形貌、厚度、耐磨性、耐蚀性和硬度的影响。结果表明,当加入0.4 g/L石墨烯时... 为进一步提升2A12铝合金微弧氧化膜耐蚀性和耐磨性,在六偏磷酸钠体系的微弧氧化工艺基础上,加入不同浓度石墨烯分散液,研究了石墨烯分散液对微弧氧化膜层的表面形貌、厚度、耐磨性、耐蚀性和硬度的影响。结果表明,当加入0.4 g/L石墨烯时,微弧氧化膜层性能最佳,膜层中的微孔和微裂纹等缺陷显著减少,膜层厚度增加。相对于未添加石墨烯分散液制备的微弧氧化膜,石墨烯掺杂的微弧氧化膜层硬度提高了73%,磨损量减少8.2 mg,自腐蚀电位提高0.294 V,自腐蚀电流密度下降2个数量级。 展开更多
关键词 2A12铝合金 微弧氧化 石墨烯 耐磨性 硬度 耐蚀性
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激光加工微织构对TC4钛合金表面AlCrN涂层耐磨性的影响
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作者 刘书琪 李子涵 +2 位作者 苏波泳 王恒 黄希 《金属热处理》 北大核心 2025年第8期278-285,共8页
利用脉冲光纤激光器在TC4钛合金表面制备不同参数的微织构,通过SEM、显微硬度计和摩擦磨损试验机等分析微织构对AlCrN涂层形貌、界面结合力及摩擦磨损性能的影响。结果表明,合金表面制备微织构可改善涂层状态,减少涂层微裂纹数量,抑制... 利用脉冲光纤激光器在TC4钛合金表面制备不同参数的微织构,通过SEM、显微硬度计和摩擦磨损试验机等分析微织构对AlCrN涂层形貌、界面结合力及摩擦磨损性能的影响。结果表明,合金表面制备微织构可改善涂层状态,减少涂层微裂纹数量,抑制表面大液滴现象,增强涂层-基体界面结合效果,从而抑制涂层剥离和脱落。微织构尺寸为∅200μm,面积占有率为10%时,涂层结合强度最高,结合力可达44.8 N,相比于无微织构合金涂层提高了92.3%。微织构尺寸小于∅150μm时,涂层表面完整性较好,耐磨性能优异。微织构尺寸为∅150μm、面积占有率为10%时,涂层耐磨性最好,是无织构试样的1.697倍。 展开更多
关键词 TC4钛合金 微织构 AlCrN涂层 结合力 耐磨性
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超高压往复压缩机填料径向泄漏原因分析及改进措施
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作者 刘煜 《压缩机技术》 2025年第4期47-52,共6页
某高压装置的超高压往复压缩机多次出现填料径向泄漏问题,这不仅影响了装置的正常运行,还可能导致安全事故的发生。针对填料径向泄漏问题进行了深入研究,旨在通过全面剖析填料径向泄漏问题的各个方面,通过分析填料机械性能、疲劳机理、... 某高压装置的超高压往复压缩机多次出现填料径向泄漏问题,这不仅影响了装置的正常运行,还可能导致安全事故的发生。针对填料径向泄漏问题进行了深入研究,旨在通过全面剖析填料径向泄漏问题的各个方面,通过分析填料机械性能、疲劳机理、填料残余应力、填料盘原始设计角度、工艺操作、设备检查维修以及润滑油选取等多个方面的因数,找出了导致泄漏问题的主要原因。在此基础上,提出了一系列改进措施与建议,通过综合运用理论分析、现场调研、实验验证等方法,将形成一套系统的、科学的分析框架,为解决类似问题提供理论支撑和实践指导。包括填料盘引入压应力层与镀银工艺、填料盘设计及制造质量管控、规范操作维护管理、加强维修质量管控等。 展开更多
关键词 超高压往复压缩机 填料径向泄漏 微动磨损 改进措施
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微织构几何参数对硬质合金干摩擦性能的影响
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作者 赵镇 马廉洁 +2 位作者 韩智斌 王乐 周云光 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第7期1215-1220,共6页
利用飞秒激光加工技术在YG6硬质合金表面加工出9种不同几何参数的沟槽型织构。通过摩擦磨损实验,根据干摩擦条件下织构化硬质合金表面的摩擦因数和磨损形貌,结合犁沟效应分析了沟槽型微织构的减摩机理。结果表明:合理参数的织构化表面... 利用飞秒激光加工技术在YG6硬质合金表面加工出9种不同几何参数的沟槽型织构。通过摩擦磨损实验,根据干摩擦条件下织构化硬质合金表面的摩擦因数和磨损形貌,结合犁沟效应分析了沟槽型微织构的减摩机理。结果表明:合理参数的织构化表面比光滑表面具有更低的摩擦因数和更好的耐磨性。表面织构通过储存磨屑和对陶瓷表面硬质点的切削来影响接触界面的摩擦磨损行为。织构的宽度越大,对硬质点的切削和对磨屑的储存作用越大。织构的间距通过影响织构密度进而影响减摩效果。 展开更多
关键词 微织构 硬质合金 干摩擦 磨损机理
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微弧氧化对Ti6Al4V钛合金在高温域(300℃)下的微动磨损行为影响研究
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作者 祝存款 张明远 +2 位作者 王守仁 王元杰 袁兴涛 《材料保护》 2025年第7期75-84,共10页
Ti6Al4V钛合金是航空器中燕尾榫等构件的常用材料,面临高温域的服役环境。为研究微弧氧化(MAO)对Ti6Al4V钛合金在高温域下抗微动磨损能力的影响,采用微弧氧化在Ti6Al4V表面制备了氧化涂层,使用扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射仪(XRD)... Ti6Al4V钛合金是航空器中燕尾榫等构件的常用材料,面临高温域的服役环境。为研究微弧氧化(MAO)对Ti6Al4V钛合金在高温域下抗微动磨损能力的影响,采用微弧氧化在Ti6Al4V表面制备了氧化涂层,使用扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射仪(XRD)对MAO涂层的微观结构和物相组成进行了表征分析,开展了300℃条件下微动磨损试验,获取了摩擦系数、磨损轮廓及微观磨损损伤形貌等。结果表明:MAO处理后Ti6Al4V表面形成厚度约10μm的涂层,涂层内产生硬质的Al_(2)TiO_(5)以及金红石TiO_(2)相。与未处理试样相比,在不同位移条件下MAO处理试样的摩擦系数、磨损体积均更低,这说明MAO改善了高温域下Ti6Al4V的微动摩擦和磨损行为。涂层硬度的增加有利于提升耐磨能力,此外,在高温环境下,MAO涂层表面更易形成致密的TiO_(2)和Fe_(2)O_(3)氧化膜层,可对基体形成保护作用。MAO涂层的磨损机制主要为剥层磨损和磨粒磨损,钛合金基体的磨损机制主要为疲劳磨损和黏着磨损。 展开更多
关键词 TI6AL4V钛合金 高温域 微动磨损 微弧氧化
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TC6钛合金表面hBN/cBN颗粒复合微弧氧化膜的微观结构及性能
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作者 于东岳 庞志伟 +5 位作者 张鲜君 刘静 李乐坤 张立 王帅星 刘小辉 《电镀与涂饰》 北大核心 2025年第6期68-75,共8页
[目的]在电解液中同时添加平均粒径均为3~5μm的hBN(六方氮化硼)和cBN(立方氮化硼)颗粒,通过微弧氧化(MAO)技术在TC6钛合金表面制备复合氧化膜,以提升其耐磨性和耐蚀性。[方法]采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、动电位极化... [目的]在电解液中同时添加平均粒径均为3~5μm的hBN(六方氮化硼)和cBN(立方氮化硼)颗粒,通过微弧氧化(MAO)技术在TC6钛合金表面制备复合氧化膜,以提升其耐磨性和耐蚀性。[方法]采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、动电位极化曲线测试和球-盘磨损试验研究了hBN/cBN颗粒含量比(二者总质量浓度为3 g/L)对MAO膜层组织结构、耐蚀性及耐磨性的影响。[结果]多数hBN和cBN颗粒以熔融态形式存在于复合MAO膜层中,少量以颗粒的形式粘附在表面或填充到微孔中,还有部分分解并生成MoN、MoB等增强相。相比于无颗粒的MAO膜层,hBN/cBN颗粒复合MAO膜层具有更好的致密性和更高的显微硬度,因此具有更佳的耐磨性和耐蚀性。当hBN/cBN含量比为1∶2时复合MAO膜层的显微硬度最高,达1 228 HV。当hBN/cBN含量比为2∶1时所得复合MAO膜层的综合性能最佳,摩擦因数为0.35且波动较小,比磨损率为无颗粒MAO膜层的50%,腐蚀电流密度低1个数量级。[结论]hBN/cBN颗粒复合微弧氧化可显著提升TC6钛合金的耐磨性和耐蚀性,其中较佳的hBN与cBN质量浓度比为2∶1。 展开更多
关键词 钛合金 微弧氧化 氮化硼 耐蚀性 耐磨性
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微弧氧化功能陶瓷涂层的设计及其在机械工程的应用进展
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作者 刘一 赵辰 +4 位作者 冯金宝 于强亮 于波 周峰 刘维民 《中国表面工程》 北大核心 2025年第2期167-192,共26页
微弧氧化(MAO)技术作为一种先进的表面处理技术,能够在轻金属表面生成陶瓷涂层,显著提升其防腐、耐磨、热控等性能。综述了MAO技术在功能性陶瓷涂层设计方面的最新研究进展,重点介绍了MAO技术在防腐、润滑耐磨、热控及热防护、电绝缘和... 微弧氧化(MAO)技术作为一种先进的表面处理技术,能够在轻金属表面生成陶瓷涂层,显著提升其防腐、耐磨、热控等性能。综述了MAO技术在功能性陶瓷涂层设计方面的最新研究进展,重点介绍了MAO技术在防腐、润滑耐磨、热控及热防护、电绝缘和彩色涂层领域的设计研究,并总结了优化电解液组分、电源参数及后处理工艺对涂层性能的提升作用。研究表明,通过改变电解液成分和工艺参数,可以显著提高涂层的致密性和硬度,提升涂层的耐腐蚀性和耐磨性。通过后处理工艺,涂层表面的微孔和裂纹得以填充,从而加强涂层与基体的机械结合力和化学结合力,避免涂层脱落或剥离,可以进一步改善涂层性能或赋予新的功能。研究还发现,MAO涂层在热防护方面的优异性能,可以通过调节涂层的颜色、厚度和结构,控制其太阳吸收率和红外发射率。另外,电绝缘和着色涂层的研究同样显示了MAO技术在功能性涂层设计中的应用前景。系统总结MAO技术在功能性涂层领域的研究进展,总结了优化MAO功能涂层的多种设计策略,并探讨了其在实际应用中的潜力。为MAO技术在更多功能性领域的应用提供了理论基础,也为未来进一步提高涂层性能、拓宽MAO技术的应用范围提供了新的思路和方向。 展开更多
关键词 微弧氧化 陶瓷涂层 复合涂层 电解液 防腐耐磨性
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微弧预氧化对Ti6Al4V钛合金低温等离子体氮化层耐磨耐蚀性的影响
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作者 杨嘉乐 徐立新 +3 位作者 李东山 彭振军 张广安 姜长军 《材料保护》 2025年第6期102-115,共14页
为了提高Ti6Al4V(TC4)钛合金的耐磨性与耐蚀性,采用微弧氧化(MAO)、低温等离子体氮化(PN)和微弧氧化后等离子体氮化(MAO-PN)的工艺分别对TC4钛合金进行表面改性,然后采用扫描电子显微镜、摩擦磨损实验机与电化学工作站研究了基体与3种... 为了提高Ti6Al4V(TC4)钛合金的耐磨性与耐蚀性,采用微弧氧化(MAO)、低温等离子体氮化(PN)和微弧氧化后等离子体氮化(MAO-PN)的工艺分别对TC4钛合金进行表面改性,然后采用扫描电子显微镜、摩擦磨损实验机与电化学工作站研究了基体与3种工艺改性后样品的显微形貌、摩擦与耐蚀性能。结果表明:MAO与MAO-PN样品以金红石型TiO_(2)和锐钛矿型TiO_(2)相为主。PN样品的显微硬度为(602±10) HV_(0.05),MAO-PN样品的显微硬度为(1 232±20) HV_(0.05),显著高于TC4钛合金基体的显微硬度(352±5) HV_(0.05)。在大气环境中,相比TC4钛合金基体,MAO与MAO-PN样品的磨损率由1.48×10^(-3)mm^(3)/(N·m)分别降至5.54×10^(-4)mm^(3)/(N·m)与3.64×10^(-4)mm^(3)/(N·m)。在盐酸溶液的润滑下,相比TC4钛合金基体,MAO与MAO-PN样品的摩擦系数由0.35分别降至0.25与0.18,磨损率由3.62×10^(-4)mm^(3)/(N·m)分别大幅度降至3.50×10^(-6)mm^(3)/(N·m)与1.57×10^(-6)mm^(3)/(N·m),这表明微弧预氧化能够大幅度提高等离子体氮化层的耐磨性。在盐酸溶液中,MAO和MAO-PN样品的磨损机制为磨粒磨损,在大气环境与盐酸溶液润滑条件下,TC4钛合金和PN样品的磨损机制为黏着磨损。MAO-PN复合改性层在盐酸溶液中具有较低的腐蚀电流密度(0.015μA/cm^(2))以及较高的阻抗值(9.90×10^(5)Ω·cm^(2)),说明微弧预氧化工艺能显著提高钛合金等离子体氮化层的耐蚀性。 展开更多
关键词 TC4钛合金 等离子体氮化 微弧预氧化 摩擦磨损 耐蚀性
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六偏磷酸钠浓度对微弧氧化涂层结构和性能的影响
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作者 陈泽军 彭帅武 +3 位作者 孙永花 裴森 杭瑞强 姚晓红 《功能材料》 北大核心 2025年第3期3225-3230,共6页
采用微弧氧化(MAO)技术在6061铝合金表面制备复合陶瓷层,研究不同含量的六偏磷酸钠(NaPO_(3))6对陶瓷层结构以及性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)、表面轮廓仪、摩擦磨损实验、电化学实验研究涂层结构和性能。研究结果表明,... 采用微弧氧化(MAO)技术在6061铝合金表面制备复合陶瓷层,研究不同含量的六偏磷酸钠(NaPO_(3))6对陶瓷层结构以及性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射仪(XRD)、表面轮廓仪、摩擦磨损实验、电化学实验研究涂层结构和性能。研究结果表明,随着电解液中(NaPO_(3))_(6)浓度的升高,陶瓷层的厚度增加,其中当(NaPO_(3))_(6)浓度为15 g/L时,陶瓷层的厚度达到8.7μm。XRD结果表明陶瓷层主要由γ-Al_(2)O_(3)和α-Al_(2)O_(3)组成。随着六偏磷酸钠浓度的增加,陶瓷层的耐腐蚀性能和摩擦磨损性能增加。其中比磨损率从6061铝合金的2.554×10^(-2)mm^(3)/(N·m)下降到M-15的2.316×10^(-3)mm^(3)/(N·m);自腐蚀电流密度从6061铝合金的1.335×10^(-5)A/cm^(2)下降到M-15的3.232×10^(-8)A/cm^(2)。 展开更多
关键词 6061铝合金 微弧氧化 六偏磷酸钠 摩擦磨损性能 耐腐蚀性能
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复合添加Sn和Mn对AZ21合金微弧氧化涂层组织和性能的影响
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作者 高付豪 吕滨江 +2 位作者 郭峰 崔宁 徐铁伟 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第1期171-183,共13页
以挤压态Mg-2Al-Zn(AZ21)合金为研究对象,研究了在基体中少量复合添加低成本Sn(1%,质量分数)和Mn(0.5%,质量分数)元素对AZ21合金微弧氧化涂层组织和性能的影响。在基体中复合添加Sn和Mn元素后,并未改变涂层中相的构成,涂层中主要为MgO、... 以挤压态Mg-2Al-Zn(AZ21)合金为研究对象,研究了在基体中少量复合添加低成本Sn(1%,质量分数)和Mn(0.5%,质量分数)元素对AZ21合金微弧氧化涂层组织和性能的影响。在基体中复合添加Sn和Mn元素后,并未改变涂层中相的构成,涂层中主要为MgO、MgAl_(2)O_(4)和AlPO_(4)相;涂层厚度和孔隙率稍有增加,厚度由8.49μm增加到9.60μm,孔隙率由5.05%增加到5.75%。通过干摩擦磨损实验、浸泡实验和电化学测试分别评估了基体和涂层的耐磨性和耐蚀性。结果表明,微弧氧化涂层明显改善了基体的耐磨性和耐蚀性。Sn和Mn的复合添加改善了涂层的耐磨性,但其涂层的耐蚀性有所下降,涂层的磨损率由3.53×10^(-5)mm^(3)·(N·m)^(-1)减小到2.993×10^(-5)mm^(3)·(N·m)^(-1),涂层的腐蚀电流密度由3.14×10^(-6)A·cm^(-2)增加到4.18×10^(-6)A·cm^(-2)。 展开更多
关键词 微弧氧化涂层 Sn和Mn复合添加 耐磨性 耐蚀性
原文传递
石墨烯、氧化铝增强铝合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀及耐磨性能
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作者 郭爽 杨景博 +2 位作者 白玉 马文 恩德拉赫-米西格多杰 《表面技术》 北大核心 2025年第17期117-125,共9页
目的提高6061T6铝合金的耐蚀、耐磨性能,研究纳米GO+α-Al_(2)O_(3)颗粒增强相对陶瓷层微观组织形貌和力学性能的影响。方法在硅酸盐复合电解液中引入氧化石墨烯(GO)和纳米氧化铝(α-Al_(2)O_(3))颗粒,作为电解液添加剂,对6061T6铝合金... 目的提高6061T6铝合金的耐蚀、耐磨性能,研究纳米GO+α-Al_(2)O_(3)颗粒增强相对陶瓷层微观组织形貌和力学性能的影响。方法在硅酸盐复合电解液中引入氧化石墨烯(GO)和纳米氧化铝(α-Al_(2)O_(3))颗粒,作为电解液添加剂,对6061T6铝合金表面进行微弧氧化(MAO)处理。通过硬度测试、摩擦磨损试验、电化学试验分别评价陶瓷层的硬度、耐磨性、耐蚀性,并通过扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜对陶瓷层的微观形貌、磨损形貌进行分析。结果添加纳米GO和α-Al_(2)O_(3)颗粒能够增大陶瓷层的致密性,从而提升陶瓷层的硬度。其中GO及α-Al_(2)O_(3)共掺杂陶瓷层的硬度达到15.73 GPa。在耐磨性方面,纳米GO+α-Al_(2)O_(3)能够提升陶瓷层的耐磨能力,其摩擦因数从铝合金的0.649降至0.334,体积磨损率从铝合金的2.43×10^(-2)mm^(3)/(N·m)降至1.63×10^(-2)mm^(3)/(N·m)。在耐蚀性方面,GO+α-Al_(2)O_(3)增强相的存在使得陶瓷层的耐蚀性能明显提升,GO+α-Al_(2)O_(3)共掺杂微弧氧化陶瓷层自腐蚀电位由纯电解液陶瓷层的-0.172 V提高至-0.148 V,而自腐蚀电流密度由7.158×10^(-6)A/cm^(2)降至4.067×10^(-8)A/cm^(2)。结论纳米GO和α-Al_(2)O_(3)颗粒作为电解液添加剂,能够有效提高6061T6铝合金微弧氧化陶瓷层的硬度、耐磨性、耐蚀性能,具有广阔的工业应用潜力。 展开更多
关键词 铝合金 微弧氧化 氧化石墨烯 纳米氧化铝 耐蚀性能 耐磨性能
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