Effect of Nitride Layer Thickness on Reciprocating Sliding Wear Behavior of AlN Layers on Spray-Formed Al Alloys
Effect of Nitride Layer Thickness on Reciprocating Sliding Wear Behavior of AlN Layers on Spray-Formed Al Alloys
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氮化层厚度对喷射成形铝合金上 AlN 层往复滑动磨损行为的影响
DOI：
10.1007/s11249-018-1122-y
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发表时间：
2018
影响因子：
3.2
通讯作者：
Zenker
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Buchwalder;Zenker
使用平面配置上的线性往复球在不同的法向载荷下研究了氮化和非氮化喷射成型铝合金与 AISI52100 钢的干滑动摩擦和磨损行为。对于氮化喷射成型铝合金，施加法向载荷的增加会导致摩擦系数稳定阶段的稳定降低，具体取决于 AlN/Al 化合物的可持续性。就氮化层而言，两种喷射成型铝合金的特定厚度磨损状态是不同的。在 AlN 层厚度达 3 µm 的情况下，氮化喷射成型 AlSi 合金表现出轻微的磨料磨损，与正常载荷无关。对于所有施加的测试负载，与非氮化条件相比，这些层表现出更高的耐磨性。厚的 AlN 层 > 4 µm 在负载超过 10 N 时磨损率急剧增加，表明存在严重的粘着磨损。这些层由于氮化物层分层而失效。氮化喷射成型 AlMg 合金在 12 N 的正常载荷下，薄 AlN 层 < 4 µm 表现出轻微的磨料磨损。由于氮化物层内形成裂纹，厚 AlN 层在滑动接触开始时几乎立即失效。
Dry sliding friction and wear behavior of nitrided and non-nitrided spray-formed Al alloys against AISI52100 steel were investigated using a linear-reciprocating ball on flat configuration under different normal loads. In case of nitrided spray-formed Al alloys, an increase in the applied normal load leads to a steady reduction of the stationary stage of the coefficient of friction depending on the sustainability of the AlN/Al compound. With regard to the nitride layer, thickness-specific wear regimes are distinguished for both spray-formed Al alloys. Nitrided spray-formed AlSi alloys show mild abrasive wear independent of normal load in case of AlN layers with up to 3 µm thickness. The layers exhibit an increased wear resistance compared to the non-nitrided condition for all applied test loads. Thick AlN layers > 4 µm show a steep increase in wear rate at loads exceeding 10 N, indicating a severe adhesive wear. These layers fail due to nitride layer delamination. Nitrided spray-formed AlMg alloys show mild abrasive wear for thin AlN layers < 4 µm up to normal loads of 12 N. Thick AlN layers almost immediately fail upon the initiation of the sliding contact due to crack formation within the nitride layer.
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