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二次碳化物特征调控及其对高碳高合金马氏体钢耐磨性的影响

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第4期45卷 490-498页

作者：蒋金哲刘越刘春明东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819

二次碳化物的尺寸、含量对高碳高合金马氏体钢的力学性能及耐磨性有着重要影响.本文采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和磨粒磨损实验等手段,研究了高碳高合金马氏体钢锻造及球化退火过程中二次碳化物的演变行为及其对高碳高合金马氏... 详细信息

二次碳化物的尺寸、含量对高碳高合金马氏体钢的力学性能及耐磨性有着重要影响.本文采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和磨粒磨损实验等手段,研究了高碳高合金马氏体钢锻造及球化退火过程中二次碳化物的演变行为及其对高碳高合金马氏体钢力学性能及耐磨性的影响.结果表明:球化退火显著增加了锻造空冷态实验钢中二次碳化物的含量及尺寸;在奥氏体化过程中,二次碳化物通过钉扎晶界显著细化了奥氏体晶粒,同时二次碳化物的存在降低了马氏体中合金元素固溶量,进而有效提升了实验钢的冲击韧性.高硬度的微米级二次碳化物配合高韧性马氏体基体可有效阻碍磨粒切削并减轻磨损表面的微观断裂,进而提升实验钢的耐磨性.

关键词：高碳高合金马氏体钢二次碳化物硬度冲击韧性耐磨性

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深冷处理对X52管线钢耐磨性与耐腐蚀性的影响

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表面技术 2024年第8期53卷 74-83页

作者：何琼李永刚朱艳强杨林滋太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学精密加工山西省重点实验室太原030024 太原理工大学山西省金属材料腐蚀与防护工程技术研究中心太原030024

目的提高X52管线钢基体的耐磨性能与耐腐蚀性能,探究深冷处理对X52管线钢性能的影响机制。方法采用液体法的冷处理方式,对X52管线钢进行不同时间的深冷处理。采用显微硬度仪、超景深光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射... 详细信息

目的提高X52管线钢基体的耐磨性能与耐腐蚀性能,探究深冷处理对X52管线钢性能的影响机制。方法采用液体法的冷处理方式,对X52管线钢进行不同时间的深冷处理。采用显微硬度仪、超景深光学显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损仪器、万能拉伸机以及电化学工作站,分别观察或评价深冷处理后X52管线钢的显微组织、物相组成、硬度变化、拉伸性能、耐磨性与耐腐蚀性能。结果经过不同时间的深冷处理后,由于弥散碳化物的析出和晶粒细化,试件的显微硬度、抗拉强度和弹性模量均有所提高,但屈服强度变化不明显。当深冷处理时间为30 h时,其显微硬度达到最大值210.8HV0.2,比未深冷态190.3HV0.2提高了10.77%,当深冷处理时间为7 h时,其抗拉强度达到最大值600.7 MPa,比未深冷态574.7 MPa提高了4.05%。经过深冷处理,由于试件的晶粒得到了细化,组织成分更加均匀,试件的摩擦磨损性能得到提高,磨损机理为氧化磨损和磨粒磨损的共同作用,其中磨粒磨损起着主要作用。极化曲线结果显示,深冷处理后的试件自腐蚀电位均正移,当深冷处理时间分别为11、30和55 h时,腐蚀电流密度由未深冷态的15.47×10^(−6)A/cm^(2)分别降低到1.781×10^(−6)、1.335×10^(−6)、1.257×10^(−6)A/cm^(2),数值降低了一个数量级,说明材料的耐腐蚀性能得到了提高。结论深冷处理可以有效改善X52管线钢的力学性能、耐磨性能和耐腐蚀性能,在管道运输领域具有潜在的应用前景。

关键词：深冷处理 X52管线钢显微组织耐磨性耐腐蚀性

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季冻区纳米SiO_(2)改性SAP路面混凝土的耐磨性

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材料导报 2024年第7期38卷 56-61页

作者：申爱琴陈荣伟郭寅川范建航戴晓倩丑涛长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室西安710064

为解决季冻区高吸水性树脂(SAP)路面混凝土耐磨性下降的问题,通过耐磨性试验探索了纳米SiO_(2)(NS)对季冻区SAP路面混凝土磨损量的影响;采用压汞仪(MIP)和扫描电镜(SEM)研究了冻融前后NS改性SAP路面混凝土孔结构和微观形貌的变化,从细... 详细信息

为解决季冻区高吸水性树脂(SAP)路面混凝土耐磨性下降的问题,通过耐磨性试验探索了纳米SiO_(2)(NS)对季冻区SAP路面混凝土磨损量的影响;采用压汞仪(MIP)和扫描电镜(SEM)研究了冻融前后NS改性SAP路面混凝土孔结构和微观形貌的变化,从细微观角度阐述其耐磨性的提升机理;并对其微观结构与耐磨性进行相关性分析。研究结果表明,经150次冻融循环之后,掺有3%NS的改性SAP路面混凝土在200 N磨耗负荷下的磨损量较基准下降30.92%,20~50nm的孔占比上升,50~200nm的孔占比下降,总孔隙量和孔隙率减少,界面区裂缝数量和尺寸大幅降低,内部密实性程度显著提高,耐磨性明显增强。

关键词：季冻区路面混凝土纳米二氧化硅高吸水性树脂耐磨性

(Mg_(2)Si+Si)/Al复合材料的组织和耐磨性

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吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 938-946页

作者：刘晓波杨淼周德坤北华大学机械工程学院吉林省吉林市132021 北华大学工程训练中心吉林省吉林市132021

采用熔铸法制备了不同凝固速率的原位(Mg_(2)Si+Si)/Al复合材料,研究了其组织和耐磨性。结果表明,磷改性后,初生Mg_(2)Si为多边形块状,初生Si仍为复杂形貌。随着凝固速率的提高,初生Mg_(2)Si和初生Si的数量随之增加,尺寸随之减小。萃取... 详细信息

采用熔铸法制备了不同凝固速率的原位(Mg_(2)Si+Si)/Al复合材料,研究了其组织和耐磨性。结果表明,磷改性后,初生Mg_(2)Si为多边形块状,初生Si仍为复杂形貌。随着凝固速率的提高,初生Mg_(2)Si和初生Si的数量随之增加,尺寸随之减小。萃取试验表明,Mg_(2)Si晶体具有十四面体和六面体形貌。研究了不同滑动速度和载荷条件下复合材料对45#钢的干滑动磨损行为。结果表明,复合材料的耐磨性随着凝固速率的提高而提高,(Mg_(2)Si+Si)/Al复合材料的失效机制主要是黏着磨损和磨粒磨损。

关键词：原位(Mg_(2)Si+Si)/Al复合材料显微组织干滑动磨损耐磨性

高熵复合材料微观结构、力学性能及耐磨性研究进展

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材料导报 2024年第14期38卷 213-224页

作者：朱志彬蒋丽李艳辉张伟大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024

自2004年以来,高熵合金因其独特的成分设计理论、微观结构以及优异的力学性能、高温稳定性、耐磨性和抗辐照性能等引起越来越多学者的关注,有望应用于核电站、航空航天等重要领域及重大装备。而在高熵合金中加入适量的增强相,或者将高... 详细信息

自2004年以来,高熵合金因其独特的成分设计理论、微观结构以及优异的力学性能、高温稳定性、耐磨性和抗辐照性能等引起越来越多学者的关注,有望应用于核电站、航空航天等重要领域及重大装备。而在高熵合金中加入适量的增强相,或者将高熵合金作为增强相添加到金属基体中制备的高熵复合材料可以进一步提高材料的性能。与传统复合材料相比,高熵复合材料不仅克服了界面稳定性差的问题,还显示出优异的强塑性结合,因此近年来高熵复合材料逐渐成为复合材料领域研究的热点。基于此,本文简要介绍了近年来高熵复合材料的研究进展,分别从高熵复合材料的制备方法、微观结构、力学性能和耐磨性等方面进行了讨论,最后总结了高熵复合材料目前存在的一些问题,并对其未来的发展进行了展望。

关键词：高熵复合材料微观结构力学性能耐磨性

磁场处理对YG8硬质合金性能及耐磨性的影响

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金属热处理 2024年第4期49卷 161-167页

作者：韦辽杨屹广西开放大学文理学院广西南宁530022 四川大学机械工程学院四川成都610065

通过显微组织观察、力学性能试验、摩擦磨损试验和车削试验,研究了磁场处理对YG8硬质合金微观组织、力学性能及耐磨性的影响,并对磁场处理刀具的切削性能进行了评价。结果表明,经脉冲磁场处理后,YG8硬质合金试样断裂韧性有所提高,耐磨... 详细信息

通过显微组织观察、力学性能试验、摩擦磨损试验和车削试验,研究了磁场处理对YG8硬质合金微观组织、力学性能及耐磨性的影响,并对磁场处理刀具的切削性能进行了评价。结果表明,经脉冲磁场处理后,YG8硬质合金试样断裂韧性有所提高,耐磨性显著增强,摩擦因数减小,同时硬质合金刀具切削的工件表面光滑平坦,整体加工质量高。在脉冲磁场作用下,材料会发生磁致塑性效应,为位错运动提供驱动力,使位错更容易产生增殖和滑移,位错密度增加,从而使材料力学性能显著提高,改善耐磨性能。

关键词：硬质合金磁场处理力学性能摩擦磨损耐磨性位错

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晶粒尺寸对高氮高锰奥氏体钢耐磨性的影响

金属热处理 2024年第6期49卷 169-176页

作者：杨阳陈晨董旭廖普九张福成燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004 燕山大学、河北省金属产品工艺及性能优化控制重点实验室河北秦皇岛066004 华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

对高氮高锰奥氏体钢60Mn18Cr7N进行干滑动摩擦磨损试验,通过场发射扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射技术等分析手段,对比了不同晶粒尺寸下高氮高锰奥氏体钢的微观组织、耐磨性以及磨损机制。结果表明,随着晶粒尺寸的减小,试样的屈服... 详细信息

对高氮高锰奥氏体钢60Mn18Cr7N进行干滑动摩擦磨损试验,通过场发射扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射技术等分析手段,对比了不同晶粒尺寸下高氮高锰奥氏体钢的微观组织、耐磨性以及磨损机制。结果表明,随着晶粒尺寸的减小,试样的屈服强度升高,冲击性能降低,耐磨性却先增加后减小。晶粒尺寸约为98μm的试样屈服强度为486 MPa,冲击吸收能量为236 J,在1000 N摩擦载荷下作用120 min后质量损失最小,约为43 mg,磨损表面硬度高达693 HV0.2。而在68~400μm晶粒尺寸范围内,细晶有利于提高屈服强度、加工硬化与抵抗表面塑变切削能力,而粗晶提升韧性有利于抑制材料磨损中裂纹的萌生与扩展,两者的综合作用是晶粒尺寸约为98μm试样获得最优耐磨性的主要原因。此外,较高的磨损载荷也导致高氮高锰奥氏体钢的磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损混合磨损机制为主。

关键词：高氮高锰奥氏体钢晶粒尺寸力学性能耐磨性

Er2O3微粒掺杂对TC4钛合金微弧氧化涂层组织和耐磨性的影响

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稀有金属 2024年第8期 1120-1131页

作者：张云龙董鑫焱翟梓棫姜涛郝雪龙李成海张唯一牛楚涵王俊青佳木斯大学材料科学与工程学院中国航发北京航空材料研究院国标(北京)检验认证有限公司国家有色金属及电子材料分析测试中心

针对在实际服役条件下TC4钛合金耐磨性差、硬度低等问题，通过微弧氧化（MAO）技术在TC4钛合金表面制备出陶瓷涂层，旨在提高其使用寿命和效能。向硅酸钠基础电解液中掺杂Er2O3微粒，研究了不同Er2O3掺杂量对TC4钛合金微弧氧化涂层耐磨... 详细信息

针对在实际服役条件下TC4钛合金耐磨性差、硬度低等问题，通过微弧氧化（MAO）技术在TC4钛合金表面制备出陶瓷涂层，旨在提高其使用寿命和效能。向硅酸钠基础电解液中掺杂Er2O3微粒，研究了不同Er2O3掺杂量对TC4钛合金微弧氧化涂层耐磨性能的影响。采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、激光共聚焦测量显微镜对MAO涂层的物相组成和形貌进行表征。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机、布鲁克光学轮廓仪和涂层附着力划痕仪等设备测试MAO涂层的硬度、摩擦系数、磨损体积以及结合强度。结果表明：MAO涂层主要由锐钛矿型二氧化钛（A-TiO2）和金红石型二氧化钛（R-TiO2）相组成，掺杂Er2O3颗粒后，涂层中硬质相R-TiO2的含量有所增加，同时Er2O3能够参与涂层的形成过程，涂层厚度先减小后增加。对比未掺杂Er2O3的MAO涂层，当Er2O3掺杂量为0.9 g·L-1时，涂层表面的孔隙率从45.0%±2.6%降到26.2%±3.1%，涂层的厚度为（5.76±0.16）μm，且致密性和连续性最好，MAO涂层的硬度提升27.96%，表面粗糙度Sa降到0.325μm，磨损体积减小28.57%，附着力提升54.3%。此时MAO涂层的摩擦系数最小，约为0.5。在电解液中掺杂Er2O3微粒可促进微弧氧化涂层中硬质相的生成，有效降低涂层表面的微孔数目，有利于提高涂层致密性和显微硬度。掺杂的Er2O3微粒能够参与涂层形成过程，降低表面粗糙度，减小摩擦副和涂层之间的摩擦碰撞，提高涂层耐磨性。

关键词： TC4合金微弧氧化(MAO) Er2O3微粒耐磨性

基于激光复合再制造技术的H13钢粉末修复45钢的组织演变及耐磨性增强

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中国激光 2024年第16期 59-74页

作者：罗子祺王长雨王钊林福兵鲁金忠罗开玉江苏大学机械工程学院重庆大学机械传动国家重点实验室

激光定向能量沉积（LDED）是受损大型关键构件几何特征修复和性能强化的典型修复技术，但其目前仍面临残余应力、孔洞和裂纹等问题。激光冲击强化（LSP）为解决以上问题提供了新思路。笔者以H13钢粉作为待沉积粉末，采用LDED技术对受损... 详细信息

激光定向能量沉积（LDED）是受损大型关键构件几何特征修复和性能强化的典型修复技术，但其目前仍面临残余应力、孔洞和裂纹等问题。激光冲击强化（LSP）为解决以上问题提供了新思路。笔者以H13钢粉作为待沉积粉末，采用LDED技术对受损的45钢基体进行修复；然后利用LSP后处理强化LDED修复层，以解决传统LDED修复材料的质量问题。结果表明：随着LDED激光功率增大，H13钢修复层的晶粒逐渐细化，渗碳体溶解，耐磨性提升；LSP后处理会使修复层近表层的晶粒明显细化，显著降低LDED修复试样的摩擦因数，进一步提升其耐磨性。最后，笔者系统揭示了LDED+LSP激光复合再制造工艺诱导的微观组织演化（晶粒细化和渗碳体溶解）及其增强修复层耐磨性的机制。

关键词：激光技术激光定向能量沉积激光冲击强化激光复合再制造微观组织耐磨性