不同温度下纯Ni/NiTi合金的摩擦特性研究

NiTi合金具有形状记忆效应及超弹性特性,使得它与其他一般材料的摩擦特性有很大不同。为从微观角度揭示其摩擦特性,利用分子动力学研究了不同温度下纯Ni和NiTi合金的压/划痕过程,并进一步通过对比分析不同温度下纯Ni和NiTi合金在压/划痕过程中原子结构、表面形貌、摩擦力和摩擦系数的变化,研究了温度对NiTi合金摩擦系数的影响。结果表明,温度对NiTi合金摩擦性能的影响显著,在300～500 K范围内,温度越低,摩擦力与摩擦系数越小,这是由于在刻划过程中NiTi合金发生马氏体相变,NiTi合金表面向下凹陷,减少了NiTi表面与压头的接触,降低了对压头的阻碍,使摩擦力与摩擦系数大幅降低;当温度升高时,马氏体相变减少,NiTi合金的表面凹陷减少,使压头与NiTi合金的接触面积增大,阻碍增大,从而使得摩擦力和摩擦系数变大。而没有相变机制的金属Ni在刻划过程中,主要产生塑性形变,温度对其摩擦性能无显著影响。可见,温度对NiTi形状记忆合金的摩擦性能具备一定调控能力,可以通过控制温度达到减少磨损的目的,这可为延长NiTi合金元件的使用寿命提供理论基础和指导。