TC11合金人造摩擦層的演變、作用及磨損機(jī)理研究.pdf

1、鈦合金差的摩擦學(xué)性能限制了其在涉及到摩擦、磨損工況下的應(yīng)用，控制摩擦氧化物層的形成是改善鈦合金摩擦磨損性能的一種新的途徑。然而，目前對摩擦層的演變過程、作用及磨損機(jī)理等的研究尚不夠深入。本文通過在滑動(dòng)界面上添加不同類型納米材料，人為制造出了一種雙層減摩抗磨摩擦層。研究了TC11合金在不同載荷、納米材料添加量、滑動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)條件下的摩擦磨損行為，測試和分析了摩擦層的形態(tài)、結(jié)構(gòu)及成分，探討了磨損轉(zhuǎn)變與磨損機(jī)理，探索了人造摩擦層的形成、破壞機(jī)理及二

2、者之間的關(guān)系，闡述了人造摩擦層的作用機(jī)理和穩(wěn)定性，并通過雙滑動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)對人造摩擦層的可持續(xù)性作用進(jìn)行了驗(yàn)證。此項(xiàng)研究為鈦合金的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)和性能的改善、工程應(yīng)用以及磨損理論的研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　結(jié)果表明:TC11合金的摩擦磨損行為與添加劑類型及滑動(dòng)、添加條件密切相關(guān)。無論何種載荷、添加量或轉(zhuǎn)數(shù)，MLG均不能改善TC11合金的摩擦磨損性能。Fe2O3納米顆粒可促使低載下的耐磨性得以提高

3、，但減摩性并未同時(shí)得到改善。然而，F(xiàn)e2O3和MLG的機(jī)械混合或復(fù)合材料添加劑可以同時(shí)提高TC11合金的耐磨性與減摩性。對于單獨(dú)的MLG或Fe2O3納米添加劑，除添加Fe2O3、低載條件外，均發(fā)生嚴(yán)重磨損，主要磨損機(jī)理為粘著磨損和磨粒磨損。而Fe2O3和MLG的機(jī)械混合物和復(fù)合材料添加劑加速了嚴(yán)重-輕微磨損轉(zhuǎn)變，促使發(fā)生轉(zhuǎn)變的臨界載荷和臨界轉(zhuǎn)數(shù)增大，且臨界添加量減小。隨添加劑中MLG含量增加，TC11合金總體上經(jīng)歷了嚴(yán)重-輕微-嚴(yán)重磨損

4、雙重轉(zhuǎn)變。
　　MLG和Fe2O3分別依靠吸附壓實(shí)和摩擦燒結(jié)形成單層人造摩擦層，MLG低的剪切力與Fe2O3高的硬度使得含MLG和含F(xiàn)e2O3的單層人造摩擦層分別具有良好的潤滑作用和承載能力，但單層摩擦層由于各自承載或潤滑能力的欠缺導(dǎo)致了差的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。機(jī)械混合或復(fù)合材料中的Fe2O3和MLG依次經(jīng)歷燒結(jié)和吸附形成雙層人造摩擦層，且添加機(jī)械混合材料時(shí)的雙層摩擦層分層更明顯。雙層摩擦層綜合了MLG和Fe2O3各自的優(yōu)勢性能，表

5、現(xiàn)出潤滑和承載的協(xié)同保護(hù)作用，穩(wěn)定性和可持續(xù)性均顯著提高。研究發(fā)現(xiàn)，添加富Fe2O3復(fù)合材料時(shí)的雙層人造摩擦層因Fe2O3含量高且分散而承載能力強(qiáng)，具有更好的穩(wěn)定性;添加富MLG機(jī)械混合材料時(shí)的雙層人造摩擦層由于MLG含量高且層數(shù)多而潤滑性能優(yōu)異，故可持續(xù)性更佳。雙滑動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了添加機(jī)械混合材料時(shí)的雙層人造摩擦層具有更強(qiáng)的可持續(xù)性。
　　初步弄清了人造摩擦層的形成和破壞機(jī)理，基于構(gòu)建的人造摩擦層形成與破壞間的關(guān)系，摩擦層演變經(jīng)