發(fā)布時間：2018-01-31 07:23

  本文關(guān)鍵詞： 工業(yè)純鈦TA 離子滲氮 組織結(jié)構(gòu) 真空摩擦學 磨損　出處：《稀有金屬材料與工程》2015年01期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：為研究工業(yè)純鈦TA2經(jīng)離子滲氮技術(shù)處理后的真空摩擦磨損性能,利用光學顯微鏡、白光三維形貌儀、X射線衍射儀和顯微硬度計分別對滲氮前后材料的微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌及表面粗糙度、相組成和硬度進行表征。采用真空摩擦磨損試驗機對TA2滲氮前后的摩擦磨損性能測試后,使用白光三維形貌儀、掃描電鏡及其附帶能譜儀分析磨痕的表面形貌及磨痕表面的元素組成。結(jié)果表明:離子滲氮后,TA2表面形成的滲氮層主要由Ti N、Ti2N和α-Ti(N)等硬質(zhì)相組成,厚度約為80μm,且表面HV硬度由1.40 GPa提升至12.60 GPa;離子滲氮處理使TA2在真空環(huán)境中的摩擦系數(shù)和磨損體積顯著降低,從而有效減摩抗磨;然而在大氣條件下,滲氮層的形成導致材料的摩擦系數(shù)和耐磨性均顯著提高;此外,離子滲氮后材料的磨損機制也發(fā)生顯著改變:在大氣條件下,滲氮后樣品的磨損機制由原始樣品的磨料磨損、塑性形變及輕微粘著磨損共同作用轉(zhuǎn)化為嚴重塑性形變、粘著磨損和材料轉(zhuǎn)移,而在真空環(huán)境中,原始樣品表面主要發(fā)生了粘著磨損、塑性形變同時伴有輕微的磨料磨損,而滲氮后材料磨損機制則為磨料磨損。
[Abstract]:In order to study the vacuum friction and wear properties of industrial pure titanium TA2 treated by ion nitriding technology, optical microscope and white light three-dimensional topography were used. The microstructure, surface morphology and surface roughness of the materials before and after nitriding were investigated by X-ray diffractometer and microhardness tester, respectively. The phase composition and hardness were characterized. The tribological and wear properties of TA2 before and after nitriding were tested by vacuum friction and wear tester. Scanning electron microscopy (SEM) and attached energy spectrometer (EDS) were used to analyze the surface morphology and elemental composition of wear marks. The results showed that the nitriding layer formed on the surface of TA2 after ion nitriding was mainly composed of tin. Ti2N, 偽 -TiN) and other hard phases, the thickness is about 80 渭 m, and the hardness of HV on the surface is raised from 1.40 GPa to 12.60 GPA. Ion nitriding treatment can reduce the friction coefficient and wear volume of TA2 in vacuum environment. However, under atmospheric conditions, the formation of nitriding layer resulted in a significant increase in the friction coefficient and wear resistance of the material. In addition, the wear mechanism of the nitriding material also changed significantly: under atmospheric conditions, the wear mechanism of the nitriding samples was from the abrasive wear of the original sample. Plastic deformation and slight adhesion wear change into severe plastic deformation, adhesion wear and material transfer, while in vacuum environment, adhesion wear occurs mainly on the surface of the original sample. Plastic deformation is accompanied by slight abrasive wear, while the wear mechanism of nitrided materials is abrasive wear.
【作者單位】： 中國地質(zhì)大學(北京)國土資源部深部地質(zhì)鉆探技術(shù)重點實驗室;中國鐵道科學研究院金屬及化學研究所;清華大學;
【基金】：北京自然科學基金(3132023) 國家自然科學基金(51275494) 中央高�；緲I(yè)務費(2012ZY51) 清華大學摩擦學國家重點實驗室開放基金(SKLTKF11B04)
【分類號】：TG156.82;TG146.23
【正文快照】： 在空間環(huán)境下,尤其是高真空條件下2個對磨材料表面的吸附氣體、污染物和氧化膜會被部分或全部去除,使清潔表面直接接觸,造成真空摩擦磨損行為迥異于大氣摩擦磨損[1-4]。鈦及其合金由于其密度低、比強度高、耐腐蝕性能好等優(yōu)點,已成為航空航天領(lǐng)域(在真空環(huán)境使用)的重要結(jié)構(gòu)材

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 郭純;陳建敏;姚潤鋼;周健松;俞友軍;;鈦在模擬空間環(huán)境下的摩擦學性能[J];中國表面工程;2012年03期

2 李朋;韓冰;李秀明;劉偉民;;輕合金真空摩擦學研究進展[J];材料導報;2009年23期

3 李秀燕,唐賓,潘俊德,劉道新,徐重;Ti6Al4V無氫離子滲氮摩擦學性能的研究[J];稀有金屬材料與工程;2003年07期

4 劉勇,楊德莊,何世禹,武萬良;TC4合金的磨損率及磨損表面層的顯微組織變化[J];稀有金屬材料與工程;2005年01期

5 周鋒;傅迎慶;高陽;;熱等離子束照射工業(yè)純鈦快速滲氮制備表面氮化層[J];稀有金屬材料與工程;2007年S2期

6 王快社;馬宏剛;王文;郭椺;;TA2工業(yè)純鈦表面攪拌摩擦加工組織及性能[J];稀有金屬材料與工程;2011年09期

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡宗純;謝發(fā)勤;柳永康;吳向清;;鈦合金表面等離子體電解氮碳共滲的研究[J];材料導報;2008年04期

2 李朋;韓冰;李秀明;劉偉民;;輕合金真空摩擦學研究進展[J];材料導報;2009年23期

3 秦林,唐賓,劉道新,徐重;鈦合金Ti6Al4V表面Mo-N改性層的摩擦性能研究[J];稀有金屬材料與工程;2005年09期

4 衛(wèi)中山;王珉;張明;丁文江;;TC4鈦合金的微動疲勞行為研究[J];稀有金屬材料與工程;2006年07期

5 周鋒;傅迎慶;高陽;;熱等離子束照射工業(yè)純鈦快速滲氮制備表面氮化層[J];稀有金屬材料與工程;2007年S2期

6 姚小飛;謝發(fā)勤;韓勇;趙國仙;吳向清;;溫度對TC4鈦合金磨損性能和摩擦系數(shù)的影響[J];稀有金屬材料與工程;2012年08期

7 姚小飛;謝發(fā)勤;韓勇;趙國仙;吳向清;;TC4合金和P110油管鋼摩擦磨損性能的比較[J];稀有金屬材料與工程;2012年09期

8 姚小飛;謝發(fā)勤;王毅飛;吳向清;;TC4鈦合金表面鍍Cu摩擦磨損性能的研究[J];稀有金屬材料與工程;2012年12期

9 王艷;周仲榮;;TC4合金沖擊磨損性能與機制的研究[J];潤滑與密封;2009年06期

10 秦林;李哲;趙琪;唐賓;;TC4合金等離子鉬基合金化改性層摩擦磨損性能研究[J];熱加工工藝;2011年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 閆鎮(zhèn)威;張永振;邱明;楊建恒;;高速條件下Ti-6Al-4V干摩擦特性及其熱行為研究[A];2006全國摩擦學學術(shù)會議論文集（一）[C];2006年

2 佘丁順;岳文;付志強;王成彪;申灝;劉家浚;;工業(yè)純鈦TA2離子滲氮后的組織結(jié)構(gòu)與真空摩擦磨損性能研究[A];第十一屆全國摩擦學大會論文集[C];2013年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王艷;Ti6A14V合金及其改性層的沖擊磨損行為研究[D];西南交通大學;2011年

2 佟宇;純鈦鑄件表面氮化處理的實驗研究[D];第四軍醫(yī)大學;2009年

3 徐照英;類金剛石（DLC）多層薄膜殘余應力調(diào)控及其機械性能研究[D];西南交通大學;2013年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 武萬良,王振廷,孫儉峰;鈦基復合材料激光熔覆層顯微組織及其強化機制[J];中國表面工程;2005年04期

2 屠振密;朱永明;李寧;胡會利;于元春;;鈦及鈦合金表面金屬電沉積的預處理問題[J];中國表面工程;2010年01期

3 郭純;陳建敏;周健松;趙杰榮;周惠娣;;Ti-6Al-4V激光重熔結(jié)構(gòu)及摩擦學性能[J];中國表面工程;2011年03期

4 馬國政;徐濱士;王海斗;司紅娟;;空間固體潤滑材料的研究現(xiàn)狀[J];材料導報;2010年01期

5 郭純;周健松;安宇龍;俞友軍;周惠娣;陳建敏;;純鈦表面激光硼化及其摩擦學性能[J];材料科學與工程學報;2009年05期

6 曾鵬,胡社軍,謝光榮,黃拿燦,吳起白;低能離子束轟擊對Ti和Ti-N膜組織與性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2002年03期

7 張新平,于思榮,夏連杰,何鎮(zhèn)明;鈦及鈦合金在牙科領(lǐng)域中的研究現(xiàn)狀[J];稀有金屬材料與工程;2002年04期

8 于振濤,楊琳,吳瑋璐,李東,鄧炬;一種鈦合金冷拉伸用潤滑涂層研制[J];稀有金屬材料與工程;2003年03期

9 李秀燕,唐賓,潘俊德,劉道新,徐重;Ti6Al4V無氫離子滲氮摩擦學性能的研究[J];稀有金屬材料與工程;2003年07期

10 劉勇,楊德莊,何世禹,武萬良;TC4合金的磨損率及磨損表面層的顯微組織變化[J];稀有金屬材料與工程;2005年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 田永生;鈦合金表面激光硼碳氮合金化層的組織結(jié)構(gòu)與耐磨性能研究[D];山東大學;2006年

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 盧金生;深層可控離子滲氮技術(shù)及其在齒輪中的應用[J];機械工人;2002年04期

2 趙程;活性屏離子滲氮技術(shù)的研究[J];金屬熱處理;2004年03期

3 楊莉,楊漣,周吉智;離子滲氮對2Cr13鋼疲勞性能的影響[J];熱加工工藝;2004年03期

4 杜永均;周學勇;;齒輪小間隙表面離子滲氮新工藝[J];金屬熱處理;2011年01期

5 T.Bell;C.X.Li;顧劍鋒;;材料的活性屏等離子滲氮[J];熱處理;2012年01期

6 ;我國第一臺離子滲氮工藝與設(shè)備的微機自控裝置在武漢誕生[J];國外金屬熱處理;1986年01期

7 羅時雨;;氨氣預處理對離子滲氮速度的影響[J];金屬熱處理;1987年03期

8 胡榮清;;離子滲氮的生產(chǎn)應用[J];金屬熱處理;1987年04期

9 LEBRUN Jean—Paul;曹敏達;;離子滲氮技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)應用[J];國外金屬熱處理;1988年04期

10 陳方生,王成國,亓永新,莊緒峰;稀土在離子滲氮中的氧化對催滲效果的影響[J];熱加工工藝;2000年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙程;趙慧麗;侯俊英;;活性屏離子滲氮過程中的粒子形貌與結(jié)構(gòu)研究[A];第六屆全國表面工程學術(shù)會議暨首屆青年表面工程學術(shù)論壇論文集[C];2006年

2 趙程;趙慧麗;侯俊英;;活性屏離子滲氮過程中的粒子形貌與結(jié)構(gòu)研究[A];第六屆全國表面工程學術(shù)會議論文集[C];2006年

3 盧金生;顧敏;王紅偉;;離子滲氮用脈沖電源的研制[A];首屆中國熱處理活動周論文集[C];2002年

4 江虹;周曠;周松流;樊波平;;內(nèi)燃機活塞環(huán)的等離子滲氮[A];湖北省第九屆熱處理年會論文集[C];2004年

5 秦向群;張兵華;張鐵成;;7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼離子滲氮工藝的試驗研究[A];第九次全國熱處理大會論文集（一）[C];2007年

6 林義民;梁愛民;徐洮;薛群基;;溫度對1Cr18Ni9TiYg氏體不銹鋼脈沖直流等離子滲氮的影響[A];甘肅省化學會成立六十周年學術(shù)報告會暨二十三屆年會論文集[C];2003年

7 佟宇;郭天文;婁芬麗;;輝光等離子滲氮對鑄造純鈦表面性能的影響[A];第六次全國口腔修復學學術(shù)會議論文摘要匯編[C];2009年

8 李星亮;岳文;王成彪;高曉成;王松;劉家浚;;無硫磷有機鎢添加劑作用下離子滲氮軸承鋼的摩擦學性能研究[A];2011年全國青年摩擦學與表面工程學術(shù)會議論文集[C];2011年

9 楊劍群;劉勇;葉鑄玉;;2Cr13鋼離子滲氮層在真空中脂潤滑條件下摩擦學行為[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

10 李孔軍;劉錦云;金應榮;;純氮氣氛下銅制活性屏離子滲氮的研究[A];第八屆全國表面工程學術(shù)會議暨第三屆青年表面工程學術(shù)論壇論文集（六）[C];2010年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 鐘厲;純氮離子滲氮新工藝及離子滲氮機理研究[D];重慶大學;2004年

2 劉志權(quán);純鐵表面離子滲氮層顯微組織及氮化物的高分辨電子顯微鏡研究[D];大連海事大學;2000年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙慧麗;活性屏離子滲氮的機理及應用基礎(chǔ)研究[D];青島科技大學;2005年

2 趙良峰;00Cr12Ni9Mo4Cu2Ti馬氏體時效不銹鋼的離子滲氮及其組織性能研究[D];浙江大學;2008年

3 吳雪敏;不銹鋼空心陰極輔助離子滲氮工藝研究[D];大連海事大學;2009年

4 孫宇飛;不銹鋼離子滲氮模型[D];大連海事大學;2007年

5 陳叢民;空心陰極輔助離子滲氮研究[D];大連海事大學;2007年

6 張思思;20CrMnTi離子滲氮及稀土催滲組織性能研究[D];武漢科技大學;2012年

7 馬奪;直流脈沖空心陰極離子滲氮研究[D];大連理工大學;2013年

8 李景才;42CrMo鋼離子滲氮新技術(shù)研究[D];常州大學;2014年

9 韓莉;活性屏快速離子滲氮技術(shù)的研究[D];青島科技大學;2008年

10 王禮銀;奧氏體不銹鋼活性屏離子滲氮的研究[D];青島科技大學;2007年

，

本文編號：1478566