本文關(guān)鍵詞：雙疏鈦合金表面在不同潤滑介質(zhì)中的摩擦學(xué)性能研究

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【摘要】：鈦合金在海洋工程領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用,但鈦合金摩擦性能較差的問題限制了其性能潛力在海洋工程領(lǐng)域的發(fā)揮。為提高鈦合金在不同潤滑介質(zhì)中的摩擦性能,本文利用激光加工技術(shù)和溶膠凝膠法涂覆SiO2納米顆粒改變潤濕性,從而制備出即疏水又疏油的雙疏鈦合金表面。并分別在水、海水和油潤滑介質(zhì)中進(jìn)行摩擦實(shí)驗(yàn),得到的結(jié)論如下:在光滑鈦合金表面進(jìn)行低表面能修飾和涂覆SiO2均可使接觸角增大,制備出雙疏鈦合金表面,但無法達(dá)到超雙疏狀態(tài)。雙疏表面的制備提高了摩擦性能。在水、海水和油介質(zhì)中,涂覆SiO2的雙疏表面的摩擦系數(shù)比鈦合金表面分別減小了10.9%、9.6%和 22.2%;磨損量可分別減小 53.8%、19.7%和 52.7%。激光加工網(wǎng)格和點(diǎn)陣微結(jié)構(gòu)表面經(jīng)過低表面能修飾和涂覆SiO2后表現(xiàn)出了更加優(yōu)異的雙疏性能。且網(wǎng)格表面的雙疏性能優(yōu)于點(diǎn)陣。微結(jié)構(gòu)深度為50 μm的表面的雙疏性能優(yōu)于深度為20 μm的。當(dāng)激光加工的微結(jié)構(gòu)為深度50 μm的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),并在其上涂覆SiO2和進(jìn)行低表面能修飾,制備出了雙疏性能最優(yōu)的Ti6Al4V表面。該表面對水的接觸角高達(dá)169.0°,滾動(dòng)角達(dá)1.5°;對海水的接觸角高達(dá)160.2°,滾動(dòng)角達(dá)4.2°。呈現(xiàn)出符合Cassie模型的超疏水狀態(tài)。但該表面對油的接觸角為127.9°,且油滴不滾動(dòng),呈現(xiàn)出符合Wenzel模型的疏油狀態(tài)。與低表面能修飾和涂覆Sio2的光滑表面相比,具有網(wǎng)格和點(diǎn)陣微結(jié)構(gòu)的雙疏表面的摩擦性能更優(yōu)。網(wǎng)格微結(jié)構(gòu)雙疏表面的摩擦系數(shù)大于點(diǎn)陣微結(jié)構(gòu)雙疏表面的,而磨損量小于點(diǎn)陣微結(jié)構(gòu)雙疏表面的。在水、海水和油潤滑介質(zhì)中,點(diǎn)陣微結(jié)構(gòu)深度為50 μm并涂覆SiO2的雙疏表面的摩擦系數(shù)比鈦合金表面減小的百分比分別為32.7%、36.5%、42.2%;網(wǎng)格微結(jié)構(gòu)深度為50 μm并涂覆SiO2的雙疏表面的磨損量比鈦合金表面減小的百分比分別為87.1%、61.4%、95.9%。雙疏表面在海水中的摩擦系數(shù)小于水中的,但磨損量大于水中的。在海水中的磨損機(jī)制為粘著磨損。在水中的磨損機(jī)制為磨粒磨損。本研究表明,雙疏鈦合金表面的制備可大幅提高鈦合金在水、海水和油潤滑介質(zhì)中的摩擦性能。本研究為提高鈦合金摩擦性能提供了新的方法和技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.4

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本文編號：1293773