Ti(C,N)基金属陶瓷表面电火花沉积自润滑涂层及其摩擦学性能研究

来源 :青岛科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:destinyjack1983
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为了减少Ti(C,N)基金属陶瓷材料在日常使用中的磨损现象,增加其零部件的使用寿命,本文使用电火花沉积技术在其表面制备具有减磨润滑功能的自润滑涂层,对涂层表面和截面的形貌及元素分布情况进行研究,对其制备工艺参数进行了优化,设计实验探究了自润滑涂层的摩擦磨损性能并分析其磨损机理。通过SEM对制备的Cu-MoS2自润滑涂层典型形貌进行分析,涂层表面平整,但仍存在少量微裂纹和气孔现象,这是电火花沉积过程急冷急热的特性导致的,对涂层截面进行EDS分析,发现涂层到基体出现元素过渡现象,且涂层和基体之间有良好的熔融和扩散效果。根据单因素实验法设计电火花沉积实验,研究在不同参数下制备的自润滑涂层的厚度和粗糙度的变化规律,在脉冲电压65V,脉冲宽度30μs,放电频率100Hz,沉积时间7min,电极转速250r/min时得到了表面质量最优异的自润滑涂层。对不同制备参数下的自润滑涂层表面摩擦磨损性能进行分析,在脉冲电压50V,脉冲宽度30μs,放电频率80Hz,沉积时间5min,电极转速250r/min时得到了摩擦磨损性能最优异的自润滑涂层。本文使用ABAQUS有限元分析软件对连续电火花沉积过程中的应力场和温度场分布情况进行了研究,得到了工件在冷却阶段的残余应力情况,对不同参数下的涂层内部残余应力峰值进行了研究。仿真结果表明:电火花沉积过程中随着热源的移动,节点温度先骤增又快速冷却,沉积过程中最大的应力出现在涂层内部,以沿沉积方向的拉应力为主,沉积电压为影响残余应力峰值的主要因素,模拟结果与实际沉积实验结果相符合。本文研究了Cu-MoS2自润滑涂层的摩擦学性能,研究表明自润滑涂层的摩擦系数和磨损量受到载荷、摩擦频率和电极中二硫化钼含量的影响。通过对涂层表面磨损形貌的分析总结出了Cu-MoS2自润滑涂层的磨损机理,首先是涂层表面微凸起被磨平,然后是涂层内部的固体润滑剂粉末被磨出,在接触表面形成具有减磨润滑能力的自润滑薄膜。
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