1 郑州大学 机械与动力工程学院热能系统节能技术与 装备教育部工程研究中心，河南郑州45000
2 河南晶华膜技真空科技有限公司，河南焦作454150
3 中国原子能科学研究院，北京10241
为了改善CrAlN薄膜与基材间的结合强度，提高其耐磨性能。利用阴极弧溅射技术，在45钢基材上沉积了CrAlN薄膜。分析了磁场和靶基距对CrAlN薄膜性能的作用机理，考察了磁场对薄膜的厚度、表面形貌、结合力以及耐磨性能的影响，同时与无磁场时沉积的薄膜进行了对比。结果表明：薄膜膜厚、表面粗糙度、液滴沉积尺寸及数量随着靶基距增大而减小；相较于无磁场样品，有磁场样品的表面粗糙度更小，曲率半径更大，结合力得到了提高。有磁场时界面结合力约为60 N，且随着靶基距变化不大，而无磁场时结合力变化较大。两者在同条件下对比，结合力提高了20%~80%不等；薄膜摩擦系数与磨损率随靶基距增大而减小，同靶基距时有磁场样品的摩擦系数及磨损率较小。当存在磁场且靶基距在160~180 mm时，沉积的CrAlN薄膜性能最优。该研究结果为制备具有更高性能的CrAlN薄膜提供了重要参考。
磁场 靶基距 液滴 结合力 磨损率 magnetic field target-substrate distance droplet binding force wear rate 光学 精密工程
2023, 31(18): 2627
青岛理工大学机械与汽车工程学院，山东 青岛 266520
为提高传统激光熔覆涂层中的组织性能和整体质量，采用空载式超声振动辅助设备制备涂层。在45钢表面制备304L+La2O3涂层，分析研究了熔覆层的显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明：超声振动产生的空化效应以及声流作用能够使涂层晶粒更加细小，改善组织性能。施加超声后熔覆层硬度平均为758.2 HV，比无超声工艺提高了7.4%，摩擦因数和磨损量分别降低了6.5%和12.9%。
激光熔覆 超声振动 显微硬度 摩擦因数 磨损量 laser cladding ultrasonic vibration microhardness friction coefficient wear rate
1 现代建筑工程装备与技术国际合作联合实验室, 沈阳 110168
2 沈阳建筑大学机械工程学院, 沈阳 110168
利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在碳化硅基底上制备金刚石薄膜, 采用场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、原子力显微镜研究了在不同甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜表面形貌及物相组成, 在干摩擦条件下通过往复式摩擦磨损实验测试并计算了已制备金刚石薄膜的摩擦系数和磨损率, 结合物相分析及摩擦磨损实验结果分析了甲烷浓度的改变对金刚石薄膜摩擦磨损性能的影响。结果表明, 由于甲烷气体含量的升高, 金刚石薄膜结晶质量下降, 薄膜由微米晶向纳米晶转变。摩擦磨损实验结果显示: 3%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜耐磨性较好, 磨损率为2.2×10-7 mm3/mN;5%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜摩擦系数最低(0.032), 磨损率为5.7×10-7 mm3/mN, 制备的金刚石薄膜的耐磨损性能相比于碳化硅基底(磨损率为9.89×10-5 mm3/mN)提升了两个数量级, 显著提高了碳化硅基底的耐磨性。
金刚石 甲烷浓度 摩擦磨损 热丝化学气相沉积 碳化硅基底 耐磨性 磨损率 摩擦系数 diamond methane concentration friction and wear hot filament chemical vapor deposition silicon carbide substrate wear resistance wear rate friction coefficient
采用激光熔覆技术在H11钢表面制备厚度为150 μm的Al2CoCrCuFeNi高熵合金涂层, 研究了涂层的组织结构、显微硬度和耐磨性能。实验得到优化的多道搭接工艺参数为电流270 A、扫描速度3 mm/s、离焦量－14 mm、搭接率40%。在涂层中形成以微观组织为枝晶和枝晶间组织的简单固溶体。熔覆层上部组织由等轴晶粒组成, 而下部组织由柱状晶粒组成, 并且基体/涂层之间形成冶金结合。涂层的平均显微硬度比基体250 HV的硬度增加了70%; 涂层试样的磨损率只有基体的30%, 相比H11钢基体, 高熵合金熔覆层显微硬度和耐磨性都大大提高。
激光熔覆 高熵合金 显微硬度 耐磨性 laser cladding high-entropy alloy microhardness wear rate
西安科技大学机械工程学院, 陕西 西安 710054
针对液压支架立柱易出现点蚀、磨损等问题, 采用激光熔覆技术在液压支架立柱母材27SiMn钢表面制备了铁基合金熔覆层, 并分析了熔覆后试样的显微组织、显微硬度、磨损率以及磨损形貌。结果表明, 熔覆层和基体之间实现了良好的冶金结合, 熔覆层的上部的组织较为致密, 晶粒细小, 中部和底部主要是具有典型定向凝固特征的柱状晶, 晶粒较为粗大。熔覆层、热影响区以及基体材料的显微硬度逐渐减小, 显微硬度曲线呈台阶状分布。在定载荷情况下, 随着摩擦速度的增大, 试样的磨损率先增大后减小; 在定转速情况下, 试样的磨损率随着载荷的增加呈现缓增到激增的趋势。熔覆层的磨损形貌表明其磨损机制主要是磨粒磨损、粘着磨损和剥落磨损。
激光熔覆 显微组织 显微硬度 磨损率 磨损形貌 laser cladding microstructure microhardness wear rate wear morphology
华东交通大学材料科学与工程学院 载运工具与装备教育部重点实验室, 江西 南昌 330013
采用激光熔覆技术用半导体激光器在45#钢上制备了CNTs/SiC/Ni60A复合涂层, 分别运用蔡司AxioVert.A1金相显微镜、M-2000型磨损试验机、HXD-1000TMB/LCD显微硬度计研究了CNTs含量对合金显微组织、磨损性能、显微硬度的影响, 并结合了SEM、EDS和XRD对涂层进行了更综合、具体的显微分析和物相分析。研究表明, 随着CNTs含量的增大, 涂层的显微硬度和耐磨性均先增大后降低;而摩擦系数则先减小后增大, 当CNTs含量为3%时, 涂层宏观表面光滑, 未见明显的气孔和裂纹; 涂层显微组织分布均匀, 主要以等轴晶形式存在, 且涂层性能也最好, 显微硬度最大值为1 058.3 HV0.2; 耐磨损性能也最好且主要以粘着磨损为主, 磨损量为0.001 1 g, 摩擦系数为0.181。
激光熔覆 CNTs含量 显微组织 摩擦系数 磨损率 laser cladding CNTs content microstructure coefficient of friction wear rate
1 华南理工大学机械与汽车工程学院, 广东 广州 510640
2 北京大学第三医院运动医学研究所, 北京 100083
应用摩擦磨损试验机进行摩擦磨损实验并对实验前后零件称重以分析其在不同条件下摩擦系数和磨损率的变化；对零件实验前后表面组织和形貌采用金相显微镜和扫描电子显微镜分别进行观察以研究其磨损机理。结果表明，在干摩擦、氯化钠（NaCl）和人工唾液润滑条件下，SLM成型件正面的磨损率比铸造件分别低27.92%、21.15%和19.03%，比侧面分别低26.97%、10.88%和14.97%；SLM成型件与铸造件相比，表面组织更加均匀，基本无孔洞；在干摩擦下表现为磨粒磨损，在NaCl及人工唾液润滑条件下主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损。这些结论为SLM成型CoCrMo合金在医学植入体方面的应用提供了依据。
激光技术 钴铬钼合金 激光选区熔化 摩擦系数 磨损率 表面形貌
1 南京航空航天大学 机电学院, 江苏省精密与微细制造技术重点实验室, 江苏 南京 210016
2 中国航天空气动力技术研究院, 北京 100074
采用不同浓度的三乙醇胺研磨液研磨石英晶体, 基于研磨垫磨损率和工件与研磨垫的磨损比, 分析了三乙醇胺浓度对石英晶体的去除率及其去除稳定性、研磨垫磨损率、磨损比、研磨摩擦系数、声发射信号和研磨后表面质量的影响。结果表明: 随着三乙醇胺浓度的增加, 工件与研磨垫磨损比先增大后减小, 石英晶体的材料去除率和去除稳定性也对应地先增大后减小, 摩擦系数先减小后增大, 声发射信号先增加后减小, 研磨后工件表面质量先变好后变差。当三乙醇胺浓度为5%时, 石英晶体的材料去除率最大, 去除率随时间变化最稳定, 研磨垫使用寿命最长, 表面质量最好。结果表明: 研磨液中添加适量的三乙醇胺, 会稳定石英晶体加工过程, 延长研磨垫使用寿命, 提高工件表面质量, 降低生产成本。
固结磨料研磨垫 自锐 三乙醇胺 石英晶体 磨损率 fixed abrasive pad self-sharpening triethanolamine quartz crystal pad wear rate 光学 精密工程
2014, 22(12): 3287
海军工程大学 电力电子技术研究所, 武汉 430033
在假设导轨为半无限长固体导体及电枢表面磨损主要是熔化磨损条件下，基于固体接触面导热原理，推导出电枢和导轨温度分布方程，提出了电枢平均磨损率计算方法。利用此方法分析了驱动电流、电枢和导轨材料匹配和接触面积参数对电枢平均磨损率影响。将平均磨损率计算结果与Stefani和Parker的实验结果进行对比，二者吻合较好，从而为建立电磁轨道炮磨损率与转捩之间的关系提供理论支持。
热传导 电枢 平均磨损率 接触力 摩擦系数 heat conduction armature average wear rate contact force friction coefficient 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2747
广州市光机电技术研究院广东省现代控制与光机电技术公共实验室,广州 510663
为了研究模具钢熔覆层在不同润滑情况下的磨损性能，采用铁基粉在40Cr钢表面进行激光熔覆。以激光熔覆层为上试样，GCr15钢珠为下试样，在HT-500磨损试验机进行摩擦磨损试验，对比熔覆层在不同润滑条件下的磨损性能，利用表面形貌仪测量磨痕深度和宽度，并计算磨损率。得到了在载荷为300g和500g时，添加润滑油后与干摩擦相比，摩擦系数分别下降了61%和97.9%，磨损率分别下降了98.7%和99.8%的结果。结果表明，在干摩擦条件下，300g载荷下的磨损性能优于500g载荷时的磨损性能，且500g载荷时发生严重磨损；在相同载荷下，润滑条件下的摩擦系数、磨损率、磨痕宽度都远小于干摩擦条件下的值；润滑条件下，磨损过程比较平稳，没有磨合期。
激光技术 激光熔覆 磨损性能 磨损率 摩擦系数 润滑 laser technique laser cladding wear property wear rate friction coefficient lubricant
