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各种对金属耐磨性的实验方法探析咗

2022-01-27

各种对金属耐磨性的实验方法探析

利于提高发动发现破损要及时更换机的工作温度,使热效率进一步提高;可比7里氏值实际值高减轻气门近50的质量,从而有效降低气门的运动惯性,有利于提高发动机高速性能;同时能减轻气门对气门座的冲击,相应减少对气门座的磨损,有利于保持发动机的技术状况,起到节能、减少废气污染和噪声的作用。简言之,推广使用TiAl基合金发动机排气门符合现代汽车技术发展的需要但从铸态层片状TiAl基合金发动机排气门在经历483Q柴油机发动机台架耐久性试验后出现杆部局部磨损和擦伤情况分析,提高其局部耐磨性仍是推广应用TiAl基合金排气门过程中一个重要的研究内容。

根据减摩耐磨机理,在金属表面喷涂软或硬涂层是提高其耐磨性的可行途径,这方面的研究受到广泛重视,并得到有效应用为此开展了TiAl基合金试样表面喷涂软涂层Mo和硬涂层WC的耐磨性试验研究。试验方法根据磨损试验机对磨损试样的尺寸要求制备TiAl基合金磨损试样,经表面喷砂处理后分别喷涂Mo和WC涂层,测量表面硬度后在磨损试验机上进行磨损试验,之后对磨损表面进行扫描电镜分析。TiAl基合金试样制备按T-i48A-l2Cr(摩尔分数,)成分配比,在真空磁悬炉中浇铸锭子,脱模后采用HIP工艺(热等静压)消除孔洞,然后根据磨损试验机对磨损试样的尺寸要求,线切割成12.4mm@12.4mm@19mm试样。表面喷涂Mo和WC工艺试样表面用丙酮清洗除油,然后喷砂粗化,为了增强涂层的粘结强度,先在TiAl基合金试样表面喷涂约0.1mm的NiCrAlY作为粘结底层。采用PT公司(PLASMATECHNIKAG)生产的R750-C等离子喷涂设备及标准喷涂工艺参数喷涂Mo和WC,涂层厚度约为0.50.7mm.

磨损试验条件磨损试验在MHK500型环块磨损试验机上进行,摩擦环为淬火轴承钢,硬度为HRC5862,直径为49.24mm.依据发动机运行时气门的摩擦条件选定试验载荷和转速分别为100N和1500r/min.试验时,先进行5min无载荷磨合试验,之后进行25min磨损试验。

烈塑性变形的痕迹,通过对中a点和b点进行电子探针微区使活塞上升(10~20)mm分析可以发现两处分别富集Fe和Mo元素。这种表面不同区域元素成分的差异也体现了磨粒磨损和粘着磨损的特点,从摩擦环上脱落的磨屑滞留在凹坑中,既有材料因粘着而发生元素的集体转移,又有明显犁沟。因此,磨损是磨粒磨损和粘着磨损的综合作用,但以磨粒磨损为主。

WC涂层为脆性涂层,其磨损表面有明显片状剥落和塑性变形特征,如所示。电子探针微区分析表明其表面有Fe元素,且不同区域Fe含量差别不明显,数量较少,说明粘着磨损很严重;犁沟已不明显,说明磨粒磨损不是其主要磨损方式,其磨损过程可能是由于外载荷造成WC表面接触应力,导致裂纹扩展,引起表层材料的剥落。剥落的WC碎片落入摩擦表面之间成为磨粒引起细的划痕,所以疲劳磨损为主要机制。

iAl基合金表面出现了明显犁沟,同时也存在脆性剥落表面,这取决于TiAl的硬度与冲击韧性。TiAl较摩擦环块软,虽有一定室温延性和冲击韧性,但仍是脆性材料,电子探针微区成分分析也发现不同区域的Fe含量差异明显(e点的Fe含量比f点高出近3倍),因此其磨损过程具有粘着磨损及磨料磨损的特点。表面犁皱是磨粒对TiAl表面切削挤压塑性变形的结果,接触应力下TiAl的表面形成裂纹及裂纹扩展造成TiAl碎屑剥落成为磨粒,

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