为了提升TC4表面摩擦学性能,利用通快4002同轴送粉光纤激光器,在TC4表面制备了TC4+Ni60+Ni-MoS2多元复合自润滑耐磨涂层,并分析研究了涂层组织和摩擦学性能。结果表明,熔覆层中无裂纹产生,但存在少量气孔缺陷,涂层生成相主要包括TiC、Ti2Ni、Ti2SC以及α-Ti;各生成相在涂层中的分布均匀致密,其中Ti2SC与Ti2Ni形成了Ti2SC-Ti2Ni镶嵌结构复合相, (001 )Ti2Ni晶面与 (01 1ˉ0 )Ti2SC晶面间的错配度为3.18%,两相形成了共格界面关系;涂层的显微硬度较基材得到显著提高,Ti2SC-Ti2Ni镶嵌结构复合相有效改善了涂层的减摩、耐磨性能,涂层磨损机制为磨粒磨损。

采用激光熔化沉积技术制备了TiC/CaF2/Inconel 718高温合金基高温耐磨自润滑复合材料,对其显微组织、显微硬度及高温干滑动摩擦磨损性能进行了研究,探讨了其高温磨损机理。结果表明:复合材料的显微组织由TiC、CaF2、Cr7C3、γ″-Ni3Nb和γ-(Ni, Fe)构成,原位自生TiC初生相和细小CaF2/TiC共晶弥散分布在被Cr7C3和γ″-Ni3Nb等超细高温相强化的γ-(Ni, Fe)固溶体基体上;复合材料的平均显微硬度为820 HV;与激光熔化沉积Inconel 718对比样相比,复合材料具有良好的高温耐磨性及低且稳定的摩擦因数,复合材料优异的高温摩擦磨损性能源自于其合理的显微组织结构。

采用激光熔覆技术在TC4基材表面制备了TiC+TiB₂增强Ni基自润滑复合涂层,研究了CeO₂含量对涂层物相组成、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,添加不同CeO₂含量涂层的物相主要由基底γ-Ni、陶瓷增强相TiC和TiB₂、金属间化合物Ti₂Ni及润滑相Ti₃SiC₂组成。添加适量的CeO₂可以减小涂层增强相的尺寸,细化晶粒。当CeO₂添加量为1.5%时,涂层的显微硬度为1400 HV左右,涂层的最小摩擦系数为0.22~0.24,最小磨损量为1.7 mg,涂层具有良好的自润滑耐磨性能。

润滑技术的改进不仅能取得巨大的经济效益, 还有利于环境保护和资源合理利用。自润滑涂层在润滑油脂失效或无润滑介质条件下能发挥良好的润滑效果, 近年来受到广泛关注。激光熔覆技术作为自润滑涂层制备方法之一, 具有独特的优势, 在概述自润滑涂层的润滑机理及研究热点的基础上, 综述了激光熔覆制备自润滑涂层的研究进展, 包括熔覆材料选择、润滑相引入方式、存在的问题与应对措施, 同时指出了激光熔覆制备自润滑涂层的未来研究方向。

为了提升关节轴承寿命试验机在线磨损量检测的精度, 以自制的关节轴承寿命试验机为研究对象, 对寿命试验机磨损量检测系统进行了分析和建模。介绍了关节轴承磨损量在线检测原理, 分析了影响磨损量检测精度的误差因素。然后以多体系统运动学理论为基础, 建立了关节轴承寿命试验机磨损量检测系统综合误差模型。通过实验检测得到磨损量检测系统由于载荷变化而产生的磨损量检测误差(简称载荷误差), 并依据上述实验参数, 采用有限元仿真的方法对载荷误差实验工况下的综合误差模型进行了验证。实验与计算结果表明, 实验值与计算值最大相差0.028 mm, 除基准值外两者最小误差为0.012 mm。计算值与实验值较为接近, 验证了此工况条件下多体综合误差模型的正确性。

为了提高挤出机螺杆表面的耐磨损性能, 采用激光熔覆技术在38CrMoAl钢表面制备NiCr-MoS2-M(M为CeO2-TiC-Cr3C2-V)耐磨自润滑复合涂层。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜(SEM)及附带的能谱仪分析了涂层的物相组成及显微组织, 采用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布, 并在室温条件下测试了上述涂层的干滑动摩擦学性能, 取得了相关的数据。结果表明, XRD测试结果显示强化层主要由FeNi, Ni3Fe和Cr-Ni-Fe-C固溶体组成;用SEM观察发现强化层由固溶体枝晶、富Cr共晶和未熔MoS2颗粒组成。涂层中的显微硬度为313.7HV, 约为基体显微硬度(332.6HV)的94.32%; 摩擦系数为0.513, 约为基体摩擦系数(0.315)的1.63倍; 磨损量为58.561×10-3mm3, 约为基体磨损量(4.91×10-3mm3)的11.9倍。这一结果对进一步优化工艺参量, 以提高强化层的综合力学性能是有帮助的。

采用CO2激光器在H13钢基体上制备了Ni+h-BN自润滑复合涂层，利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段分析涂层组织和相组成，利用显微硬度计和M200型摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明，Ni+5%h-BN(质量分数，下同)涂层主要是γ-Ni基体上分布着条状Cr2N相和少量不规则块状CrB相；Ni60+10%h-BN组织主要是短小的杆状CrB相；Ni60+15%h-BN涂层组织为类树枝晶CrB相。随着h-BN含量的增加，Ni+h-BN涂层的显微硬度增大，摩擦系数减小。其中最高显微硬度可达1200 HV0.2，约为基底的4倍。Ni+h-BN涂层的摩擦系数和磨损失重量较Ni60涂层显著降低，最小的磨损失重量仅为基体的6%。

为获得金属表面特别是高副接触金属表面含自润滑特性且具有高硬度耐磨特性的功能材料,研究了45#钢表面激光合金化氮化硅/石墨复合涂层的工艺方法、组织特征、界面形态及其形成机制,利用光学显微镜、扫描电镜和X射线能谱对所形成合金化层的元素分布和含量进行了分析,并对试样硬度进行了测定.结果表明,合金化层中元素Fe,Co,Si,C分布均匀;C含量达到了15.69%,大部分以石墨的形式存在,具有一定的自润滑性能;但在形成合金化层的温度条件下,氮化硅分解严重;合金化层硬度提高的主要原因是Si-Fe,Co-Fe固溶体的强化作用及高碳马氏体的生成和高硬度碳化物的存在.

在45钢表面激光合金化Si₃N₄/石墨复合涂层,对合金化层的微观组织结构、显微硬度、元素含量和分布、摩擦磨损性能等进行了分析和实验研究,并据此对预涂层材料组成、配比和激光合金化工艺参数进行了优化.结果表明:激光合金化Si₃N₄/石墨复合材料能够获得组织均匀细密、硬度显著提高的合金化层.并且在干摩擦条件下,减小了金属表面的摩擦系数,提高了耐磨性和抗粘着的能力,整个摩擦过程也很稳定.