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在声光调Q二级管泵浦固体光源Nd∶YAG激光器基础上,采用“单脉冲同点间隔多次”激光微加工工艺,对45#钢试样表面进行激光微织构加工.分析了离焦量、泵浦电流、重复频率及重复次数对微织构形貌的影响规律.工艺试验表明,微凹腔的直径和深度随着泵浦电流的增大而增大,随着重复频率的增加呈减小的趋势,微凹腔深度随脉冲次数的增加呈近似线性增加,而微凹腔直径呈缓慢减小趋势.通过对某型号四缸汽油机的台架性能试验研究,表明与传统平顶机械珩磨相比,采用激光珩磨技术的汽油机机油耗要比原机降低56％,燃油耗降低1.94％～4.5％.

关键词: 脉冲激光 , 激光表面微织构 , 激光珩磨 , 摩擦学性能

45#钢表面激光织构淬火减摩抗磨复合处理技术研究

华希俊 , 刘凯 , 周万 , 符永宏 , 王蓉 , 孙建国

表面技术

目的：提高45#钢零件的表面硬度和润滑减摩性能。方法在45#钢试样表面进行激光淬火,研究激光功率和扫描速度对淬火表面淬硬层深度和宽度的影响,分析淬硬层不同区域的显微硬度和微观组织。利用二极管泵浦 Nd：YAG 激光加工机在45#钢光滑试样表面加工出具有一定分布规律的微凹坑织构,采用热压法向其中填入由 MoS2、聚酰亚胺和石墨组成的复合固体润滑剂,并与未处理的光滑试样进行摩擦学性能对比。结果将激光织构与淬火技术有效融合,可以使45#钢表面硬度提高至835HV,摩擦系数减小约50%。结论激光织构淬火减摩抗磨复合处理技术能够提高45#钢零件的表面硬度,减小摩擦系数,具有很好的工程应用前景。

关键词: 45#钢 , 激光淬火 , 微织构 , 固体润滑剂

不锈钢光纤激光毛化及其摩擦性能

符永宏 , 王浩 , 杨烨刚 , 符昊 , 华希俊

表面技术

目的：研究光纤激光毛化应用于模具表面，改善其摩擦特性的可行性。方法采用单因素变化法，研究激光功率、脉宽、频率、离焦量对毛化形貌的影响规律，分析毛化区域的显微硬度，并对不同形貌的毛化试样和光滑试样的摩擦性能进行对比。结果匹配特定的参数，可获得火山口形貌或球冠状形貌。毛化区域的硬度相对基材提高显著，最大提高了近4倍。同时，在模拟冷冲压拉深模具低速重载工况的摩擦实验中，毛化试样的摩擦系数比光滑试样大，同时随着毛化点直径、间距的增大，摩擦系数相应减小。结论激光毛化技术可对材料表面进行改形改性，能够用于优化模具表面摩擦特性。

关键词: 光纤激光毛化 , 毛化形貌 , 显微硬度 , 摩擦特性

45钢的黏结型激光微织构表面摩擦学性能及固体润滑机理分析

华希俊 , 王蓉 , 周万 , 刘凯 , 符永宏 , 纪敬虎

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.09.007

采用二极管泵浦声光调Q Nd:YAG激光器在45钢表面进行织构化处理,对填充不同质量分数聚酰亚胺(PI)的MoS2复合固体润滑剂织构试样在销-盘线接触摩擦磨损试验机上进行了不同工况下的滚动摩擦性能实验.利用扫描电子显微镜观察和分析材料磨损形貌和元素分布.结果表明:填充黏结型MoS2复合固体润滑剂织构表面的摩擦因数均随着载荷和转速的增大而减小,其中MoS2+20％(质量分数)PI复合润滑剂具有最佳的减摩性能.在线接触滚动过程中,存在氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损.高速重载能促进转移膜在对偶面形成,显示出良好的减摩性能.

关键词: 激光织构 , 复合固体润滑剂 , 线接触 , 滚动摩擦

含NbSe2的铜基电接触复合材料的制备及其真空摩擦学性能研究

孙建荣 , 李长生 , 唐华 , 华希俊

无机材料学报 doi:10.15541/jim20130571

本研究采用粉末冶金工艺制备出含纳米NbSe2(1wt%~9wt%)的铜-石墨自润滑复合材料。在微摩擦试验机及超低温摩擦试验机上进行摩擦磨损实验，通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM )等分析其物相、形貌及磨痕，并探讨了该复合材料在大气、真空试验条件下的磨损机理。结果表明： NbSe2的加入显著提高铜基复合材料的摩擦学性能；真空干摩擦条件下不含 NbSe2复合材料的摩擦系数有所增大，但添加 NbSe2(5.5wt%)的自润滑复合材料摩擦系数更小(μ=0.185)，承载能力更高，其磨损是粘着磨损、接触疲劳磨损共同作用的结果。

关键词: 自润滑 , NbSe2 , 摩擦磨损 , 纳米材料 , 铜-石墨

激光微织构固体润滑表面高温摩擦学性能研究

华希俊 , 孙建国 , 张培耘 , 丁积霖 , 郝静文 , 刘凯

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.06.017

目的研究微织构纳米固体润滑剂及碳纳米管(CNTs)添加剂对微织构表面高温润滑性能的影响.方法采用YLP-HP-1-100-100-100型光纤激光器在Cr4M04V高温轴承钢表面进行织构化处理,并填充二硫化钼(MoS2)-聚酰亚胺(PI)和不同碳纳米管添加含量的MoS2-PI-CNTs复合固体润滑剂.在环-盘接触的MMU-10G高温摩擦磨损试验机上进行了环境温度从室温到400℃的滑动摩擦性能试验.结果填充含纳米MoS2的复合固体润滑剂的微织构表面的摩擦系数比填充含相同含量微米MoS2的低35％左右.微织构纳米MoS2-PI自润滑表面摩擦系数随碳纳米管含量的增加先减小后增大,当碳纳米管质量分数为6％时,其摩擦系数最小,且比无碳纳米管的低37％左右.在MoS2-PI纳米复合润滑剂中添加6％碳纳米管后,MoS2-PI-CNTs纳米复合润滑剂具有更高的使用温度和更低的摩擦系数.结论纳米MoS2的润滑效果优于微米MoS2,碳纳米管有利于提高MoS2-PI复合固体润滑剂的耐热性能和润滑减摩性能.

关键词: 激光织构 , 纳米复合固体润滑 , 碳纳米管 , 面接触 , 滑动摩擦 , 高温

泥浆泵高铬铸铁材料激光淬火技术及其摩擦磨损性能研究

华希俊 , 郝静文 , 王蓉 , 张培耘 , 丁积霖 , 符永宏

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.06.034

目的提高高铬铸铁的耐磨性能.方法采用CO2激光器对高铬铸铁工艺试样进行表面激光淬火,利用MMW-1A型摩擦磨损试验机研究激光淬火后试样在磨粒介质条件下的摩擦学性能,并对试样的表面摩擦系数以及磨损率进行测量与分析.结果淬火后试样表层组织被细化,由表及里可分为淬硬区、热影响过渡区和基体区.与基体相比,淬硬层硬度显著提高,最高硬度出现在次表层,可达1105.7HV.当摩擦磨损试验达到稳定状态时,淬火后的试样表面摩擦系数均比未淬火的低,当淬火带间距为1 mm时摩擦系数最小,其值为0.3左右,而未淬火的试样表面摩擦系数高达0.65.相同磨损时间下,激光淬火试样均比未淬火试样的磨损率小,当淬火带间距为1 mm时,磨损率最小,耐磨性最佳.结论激光淬火技术有效地提高了高铬铸铁材料的耐磨性能,延长了泥浆泵缸套的使用寿命.

关键词: 泥浆泵缸套 , 高铬铸铁 , 激光淬火 , 淬硬层 , 摩擦磨损

微织构自润滑表面在油介质中的摩擦学性能

华希俊 , 解玄 , 张培耘 , 孙建国 , 王浩 , 符永宏

中国表面工程 doi:10.11933/j.issn.1007-9289.20160810001

为探究不同表面处理方式对试样表面摩擦学性能的影响,分别对GCr15试样表面进行激光微织构加工,光滑表面涂抹润滑油,微织构表面填充固体润滑剂,微织构表面涂抹润滑油,微织构表面填充固体润滑剂并涂抹润滑油等不同表面处理方式,在MMW-1A摩擦磨损机上进行摩擦磨损试验.同时改变试验的载荷及转速,探究在不同转速和载荷工况下,不同表面处理方式对试样摩擦因数的影响.结果表明,在干摩擦条件下,试样表面采用微织构处理并填涂固体润滑剂可使摩擦因数较光滑表面降低47.6％;在油介质中,采用微织构处理可使摩擦因数较光滑表面降低4.8％,采用微织构处理并填充固体润滑剂可使摩擦因数较光滑表面降低17.7％.且在油介质中,采用织构化处理和固体润滑结合的表面处理方法,试样摩擦因数随载荷增大而减少且逐渐趋于稳定,但随转速增大而增大.

关键词: 油介质 , 表面处理 , 微织构 , 固体润滑