鈦合金因其高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能,廣泛應(yīng)用于航空航天和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,但鈦合金的塑性高、硬度低、耐磨性差、對(duì)微動(dòng)磨損敏感等缺點(diǎn)限制了其在苛刻條件下的應(yīng)用。表面織構(gòu)技術(shù)和良好的潤(rùn)滑介質(zhì)在提升對(duì)磨副摩擦磨損性能方面有較好的效果,為增強(qiáng)鈦合金的摩擦學(xué)特性,本文進(jìn)行了表面織構(gòu)及固-液潤(rùn)滑材料改善鈦合金表面摩擦性能的研究。首先,利用激光加工技術(shù)在TC4鈦合金表面構(gòu)造不同直徑和排列密度的凹坑圖案,探討不同激光打標(biāo)參數(shù)對(duì)織構(gòu)表面形貌及深度的影響,并根據(jù)織構(gòu)表面的表征結(jié)果對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到鈦合金表面凹坑型織構(gòu)的最優(yōu)加工工藝。其次,對(duì)不同織構(gòu)密度和凹坑直徑的TC4鈦合金表面進(jìn)行線性往復(fù)式的干摩擦實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,織構(gòu)密度為8.7%和凹坑直徑為200μm的織構(gòu)形式具有最優(yōu)的減摩抗磨效果,這是由于凹坑可容納磨屑,減少第三體磨損;利用ANSYS Workbench對(duì)織構(gòu)表面摩擦過(guò)程的有限元仿真表明,較大的織構(gòu)密度導(dǎo)致接觸面局部接觸應(yīng)力過(guò)大,磨損加劇,仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。再次,選取典型表面織構(gòu)的TC4鈦合金分別進(jìn)行10W40以及全氟聚醚PFPE兩種潤(rùn)滑油條件下的摩擦性能研究。結(jié)果表明,在1... 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【部分圖文】：

鈦合金的典型產(chǎn)品

圖 1-2 不同表面織構(gòu)形式[19]Figure 1-2 Different surface texture forms[19]2 表面織構(gòu)的研究現(xiàn)狀在 1950 年，Salama 等[20]通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)研究了軸承表面的微粗糙度對(duì)其性能。之后有更多研究者對(duì)摩擦表面的細(xì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，其中在20世紀(jì)60年代，Ham21]在材料表面加工出了微細(xì)結(jié)構(gòu)，其在油潤(rùn)滑下的摩擦實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，表面微結(jié)壓潤(rùn)滑性能有較為明顯的改善。20 世紀(jì)末，Jiaa 等[22]在鋁材表面進(jìn)行微孔以及微構(gòu)，研究不同織構(gòu)導(dǎo)致的表面粗糙度的增加對(duì)潤(rùn)滑狀態(tài)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相對(duì)于糙度的表面，織構(gòu)表面摩擦系數(shù)降低了約 60%~70%。Andersson 等[23]在 2007 年激光微細(xì)加工處理表面與光滑表面的摩擦實(shí)驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果表明，與未織構(gòu)表面相坑織構(gòu)表面顯著減小了摩擦副的摩擦系數(shù)和磨損率。近年來(lái)，微織構(gòu)的減摩抗磨理論發(fā)展得越來(lái)越成熟，表面微織構(gòu)技術(shù)也在各個(gè)

圖 1-3 表面織構(gòu)活塞環(huán)[27]Figure 1-3 Surface textured piston ring[27]構(gòu)的加工方法對(duì)摩擦學(xué)性能改善機(jī)理的研究越來(lái)越成熟的同時(shí)，微織流的織構(gòu)工藝包含機(jī)械劃刻、電火花加工、表面噴丸和用機(jī)械設(shè)備對(duì)金屬表面直接進(jìn)行接觸式加工的方法，一但這種方法可能會(huì)破壞表面結(jié)構(gòu)，特別是對(duì)于高脆性的適用范圍不廣。電火花加工是將工具電極與工件電極置電作用擊穿工作液，產(chǎn)生瞬間的高熱能，從而材料表面部分材料被去除，達(dá)到成型出表面圖案的目的。電火花加工非導(dǎo)電材料。表面噴丸是指把高硬度的彈丸狀材料于冷加工，加工過(guò)程方便快捷但精度較差。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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