添加纳米氧化物颗粒对TC4合金磨损行为的影响

采用摩擦磨损试验机对TC4合金/GCr15钢进行滑动磨损试验,在摩擦界面人工添加纳米氧化物颗粒研究了氧化物种类和颗粒尺寸对TC4合金磨损行为的影响;采用XRD、SEM、EDS等方法表征了TC4合金的磨损特征并探讨了磨损机制。结果表明:氧化物颗粒的种类和尺寸对于TC4合金的磨损行为具有显著影响。TiO_2颗粒急剧促进TC4合金磨损,而Fe_2O_3显著降低磨损;Fe_2O_3粒径越小,TC4合金的磨损失重越小且几乎不随载荷变化而波动。摩擦界面添加TiO_2时,磨损机制与未添加氧化物颗粒的相似,以磨粒磨损和粘着磨损等严重磨损机制为主;当添加Fe_2O_3时,磨损机制由严重向轻微磨损转变。     

TC4合金微动磨损颗粒的运动分布

完善钛合金微动摩擦磨损特性数据,以磨损颗粒在不同位移幅值下于界面间的运动分布为手段,研究不同运动分布下的微动行为和损伤机制。结果表明:位移幅值显著影响着磨损颗粒的运动分布。小位移下中心粘着撕裂形成的片状脱层沿垂直于微动的方向堆积成"脊";中等位移下磨屑颗粒平铺于接触表面;较大位移下团簇状磨屑沿平行于微动的方向重新聚集成水平"脊"。磨屑在接触界面不同的运动分布导致磨损机制由粘着磨损,过渡到磨粒伴随轻微粘着,最终以磨粒伴随氧化磨损为主。     

摩擦氧化层对TC4合金磨损行为和摩擦系数的影响

选取TC4合金与3种对偶件微动磨损的完全滑移区,研究摩擦氧化层的形成对TC4合金微动磨损行为和摩擦系数的影响.结果 表明:室温下摩擦系数曲线经历阶段性变化,磨损表面未形成摩擦氧化层,磨损率均较高.合金基体加热至260℃时,TC4/GCr 15微动摩擦系数曲线最早出现由动态稳定向直线稳定的过渡,最早发生轻微磨损转变和摩擦...     

对磨材料对TC11合金高温磨损行为的影响

采用高温磨损试验机对TC11合金在400、500、600℃进行磨损试验,研究对磨材料GCr15和M2钢对TC11合金的磨损行为的影响。结果表明,TC11合金无论与GCr15还是M2钢对磨,磨损率均随温度的升高而降低,TC11合金表现出优异的高温耐磨性。在大多数情况下,TC11合金磨损率随载荷增加均处于较低值且波动较小,但在400℃、超过200 N(与GCr15钢对磨)时和在400、500℃,大于200 N(与M2钢对磨)时磨损率显著增加。与M2钢对磨比与GCr15钢对磨使TC11合金磨损率升高。TC11合金的高耐磨性归因于摩擦氧化物层的保护作用。硬的对磨材料(M2钢)比软的对磨材料(GCr15钢)易于破坏TC11合金表面摩擦氧化物层而损害其保护作用。     

DLC薄膜对TC4钛合金微动磨损行为的影响

目的 为提高TC4钛合金的抗微动磨损性能,对比研究类金刚石薄膜(DLC)和TC4钛合金在干摩擦条件下的微动磨损行为,揭示DLC薄膜抗微动磨损的机理.方法 在TC4钛合金基体上利用非平衡磁控溅射技术制备DLC薄膜.利用原子力显微镜、拉曼光谱和纳米压痕仪分析薄膜的表面形貌、物相组成以及纳米硬度.利用球/平面接触形式SRV-...     

微弧氧化对TC4钛合金微动磨损行为的影响

采用微弧氧化技术,在TC4钛合金表面制备高硬度氧化陶瓷层(MAO),对比研究了TC4钛合金基体与微弧氧化陶瓷层在2种不同位移幅值下的微动磨损行为。结果表明:位移幅值由80μm增大到150μm时,TC4钛合金基体微动损伤机制由粘着磨损和磨粒磨损转变为疲劳磨损和氧化磨损,而微弧氧化陶瓷层的损伤机制始终以氧化磨损为主;位移幅值为80μm时,TC4钛合金基体与微弧氧化陶瓷层磨损量均较小,而摩擦系数大且波动大;位移幅值为150μm时,两者磨损量出现不同程度的增大,而摩擦系数略有下降且趋于平稳;与TC4钛合金基体相比,微弧氧化陶瓷层的平均摩擦系数小,磨损轮廓浅,且磨损量仅为钛合金基体的70%。微弧氧化陶瓷涂层能够保护钛合金基体表面,有效改善TC4钛合金耐磨性。     

接触载荷对TC4钛合金微动磨损行为的影响

目的在不同的载荷和位移幅值下,结合微动图研究微动接触状态、滑移状态、损伤体积三者对微动摩擦磨损的影响以及不同微动接触状态和滑移状态下材料的损伤机理,为机械构件的微动磨损防护设计提供一定的理论支持。方法在相对湿度为50%、干摩擦条件下,运用SRV-V摩擦实验机,采用球/平面接触形式研究了TC4钛合金/GCr15钢球摩擦副的微动摩擦磨损行为。实验后,用原子力显微镜、纳米压痕仪、三维光学轮廓仪、场发射扫描电子显微镜及其自带的EDS,测试TC4试样的表面形貌及粗糙度、弹性模量与硬度、磨损体积与截面形貌和显微结构及磨斑、磨屑形貌成分等。结果在较低法向载荷下,完全滑移(GSR)占主导地位。磨粒磨损、粘着磨损、氧化磨损以及疲劳脱层是主要的损伤机理。另一方面,在较高法向载荷下,混合滑移(MSR)、部分滑移(PSR)占主导地位。损伤机制是由于高的应力集中,导致疲劳裂纹。此外,不同的微动运行条件下和材料损伤区域也不相同。完全滑移条件下,损伤主要集中在磨斑中心,而部分滑移条件下,损伤主要集中在磨斑边缘。结论切向摩擦力、微动振幅是影响微动磨损的重要因素。小位移幅值下,磨屑可以减缓接触面钛合金基体材料的微动磨损;而大位移幅值下,磨屑会加剧接触面基体材料的微动磨损。     

TC4合金在不同温度下的摩擦磨损行为研究

采用Si C球作为对磨材料,研究了在不同温度下TC4合金的摩擦磨损性能及磨损表面的组织变化。结果表明:TC4合金的磨损率随温度的升高而降低;平均摩擦系数在200℃内变化不明显,但当温度增加至400℃时,平均摩擦系数明显增加,且在高温下,摩擦系数随时间的变化存在明显的波动;随温度升高,TC4合金的磨损机理从以犁削磨损为主逐渐向以黏着磨损和氧化磨损为主转变。     

TC4合金应力松弛行为

研究了TC4合金的应力松弛行为,用二次延迟函数对实验数据进行了精确的拟合.研究表明,在应力松弛变形中,塑性应变速率与应力的双对数关系曲线呈现两段直线,存在槛应力.     

热氧化TC4合金在模拟油田介质中的冲蚀磨损行为

采用热氧化技术对TC4合金进行表面处理,使用扫描电镜、能谱仪、光学显微镜、辉光光谱分析仪和X射线衍射仪分析热氧化(TO)层的特征,研究了热氧化TC4合金在模拟油田介质中的冲蚀磨损行为。结果表明:热氧化层主要由金红石相组成,热氧化层具有更高的表面硬度,更低的冲蚀磨损失重。热氧化处理显著提高了TC4合金在模拟油田介质中的抗冲蚀磨损性能。     

TC4合金在不同环境介质中微动磨损行为研究

采用SRV-IV微动磨损试验台,研究TC4钛合金在空气和纯水介质中不同位移幅值下的微动磨损行为及其在模拟海水中的微动腐蚀特性,利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分别对磨痕表面形貌、磨损体积及磨痕轮廓进行表征,分析了钛合金在不同环境介质中的微动磨损机制。结果表明:摩擦系数随位移幅值的增大呈现出先增大后减小的趋势,磨损体积随位移幅值的增大而增大;干摩擦条件下,摩擦系数较高且波动剧烈,磨损体积较小,磨损机制主要为磨粒磨损、粘着磨损并伴有氧化磨损;与干摩擦相比,水介质中的摩擦系数较低,磨损体积显著增大,且模拟海水中的摩擦系数更低更稳定,磨损轮廓更深,说明腐蚀与磨损之间存在"正"交互作用;TC4合金在纯水介质中的微动磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损,而在模拟海水中的微动磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损。     

速度和载荷对TC11合金干滑动磨损行为的影响

采用销-盘式高速磨损试验机对TC11合金在0.5~4 m·s~(-1)下进行干滑动摩擦磨损实验,研究了TC11合金的磨损行为,并探讨了磨损机制。结果表明:在0.5~4 m·s~(-1)之间,4 m·s~(-1)时TC11合金磨损失重最低,其次为0.75 m·s~(-1)时的,而2.68 m·s~(-1)时磨损失重最大。不同速度下磨损量均随载荷的增加而增加,其中以2.68 m·s~(-1)时增加最为剧烈。TC11钛合金的磨损为黏着磨损、磨粒磨损和氧化磨损的综合作用结果。0.75和2.68 m·s~(-1)时以黏着磨损和磨粒磨损为主要磨损机制,4 m·s~(-1)时转变为氧化轻微磨损为主。不同工况下磨损过程中均形成摩擦层,4m·s~(-1)时不同载荷下摩擦层中出现数量较多的氧化物TiO、TiO_2,此时摩擦层硬度较高,具有显著地减磨作用。     

热氧化TC4合金在模拟油田介质中的腐蚀磨损行为

采用热氧化技术对TC4合金进行表面处理,研究了热氧化TC4合金在模拟油田介质中的腐蚀磨损行为。结果表明:热氧化层主要由金红石相组成,热氧化层具有更高的表面硬度,更低的磨损失重和比磨损率。热氧化处理显著提高了TC4合金在模拟油田介质中的抗腐蚀磨损性能。     

TC4合金表面Cu/石墨复合镀层的摩擦磨损行为

采用无氰电镀工艺在TC4合金表面制备了Cu/石墨复合镀层,研究了镀层的组织结构和摩擦磨损行为。结果表明,采用无氰电镀方法能够在TC4合金表面制备出组织致密且与基体结合紧密的Cu/石墨复合镀层,但增加镀层中石墨的含量会降低镀层与基体合金的结合强度,并导致硬度小幅下降。摩擦磨损实验结果表明,Cu/石墨复合镀层具有优良的摩擦磨损防护性能,归因于石墨有效降低了镀层的摩擦系数和磨损率;对镀层磨损形貌、磨损产物和摩擦系数的综合分析结果表明,纯铜镀层的摩擦磨损机制主要为犁削磨损、黏着磨损和剥层磨损,Cu/石墨复合镀层的磨损机制为轻微的削层磨损和疲劳磨损。     

TC4合金热氧化行为的研究

为提高钛合金的表面硬度和耐磨性能,采用表面改性热氧化技术在钛合金表面自生成陶瓷层。用金相显微镜及粗糙度测试仪研究了氧化膜的表面形貌,用显微硬度计分析了试样表面的硬度情况,电子探针研究了涂层成分沿断面分布的情况。结果表明：高温钛合金的氧化层由TiO2和其外表面的一薄层Al2O3所组成,使表面的硬度得到显著的提高。     

变形温度对TC4合金中温塑性变形行为的影响

基于热模拟压缩试验,研究了变形温度对TC4合金中温塑性变形过程中流动行为和微观组织演变的影响.热模拟压缩试验参数为560～660℃、0.1～50.0 s-1.结果表明,随着变形温度的升高,TC4合金的流动应力逐渐降低;随着应变速率的升高,变形温度对TC4合金流动应力的影响幅度逐渐降低;TC4合金中温塑性变形时的温度敏感性指数随应变和应变速率的增加而降低;随变形温度的升高,TC4合金微观组织均匀程度提高,α晶粒逐渐清晰可辨.     

TC4合金微动腐蚀行为的研究

研究TC4合金在氯化钠溶液中的微动磨损行为,分析不同摩擦副材料下载荷与磨损形貌、摩擦系数和磨损量的关系。结果表明,微动磨损机制是粘着磨损-疲劳脱层-磨粒磨损和腐蚀磨损;腐蚀介质下摩擦系数曲线比干空气的低且平稳;Al_2O_3/TC4摩擦系数曲线波动较大,载荷较大时由微动转为往复滑动。Si_3N_4/TC4磨损量和磨损率均比GCr15/TC4的大,GCr15/TC4耐磨性优于Si_3N_4/TC4,GCr15球作摩擦副材料时磨损性能最好。TC4在氯化钠溶液中的失重是由机械磨损、腐蚀和磨损的交互作用造成的。     

TAMZ和TC4合金在Ringer's模拟体液中的微磨粒磨损行为

采用TE66微磨粒磨损试验机对TC4和TAMZ合金在Ringer's模拟体液中的微磨粒磨损行为进行研究。结果表明:两种合金的磨损体积均随载荷、滑移距离和模拟体液料浆浓度的增加呈增加趋势。TAMZ合金的磨损体积要大于TC4合金的磨损体积。TC4合金磨损后的表面呈现出具有方向性的磨痕;TAMZ合金表面的磨损形貌则是无规则无方向性的磨痕。     

摩擦配副对TC4合金磨损性能和磨损表面组织的影响

分别采用GCr15和SiC球作为摩擦配副,研究了TC4合金的摩擦磨损性能及磨损表面的组织变化。结果表明:在相同摩擦载荷和磨损时间内,使用GCr15球作为摩擦配副时,TC4合金的摩擦系数较使用SiC为摩擦配副时的高,但磨损质量损失较小。TC4合金基体在两种摩擦配副下的磨损机制均主要为犁削磨损、粘着磨损和氧化磨损;使用GCr15球作为摩擦配副时粘着磨损和氧化磨损更加显著。     

TC4合金表面高温氧化行为分析

利用多道次搅拌摩擦焊搭接技术在TC4钛合金表面形成450μm厚的铝涂层,并分别对基体和涂层试样进行大气环境下650℃的高温氧化实验,对其组织形貌进行分析。结果显示,利用搅拌摩擦焊得到的涂层与基体的中间层是厚度超过55μm的富Ti条带状组织,表层铝被氧化后能阻止氧原子向基体内部扩散,并促进中间层的形成。