界面效應(yīng)對(duì)鈦合金摩擦學(xué)性能的影響.pdf

1、鈦合金密度小，比強(qiáng)度高，疲勞抗力高，特別是在海洋氣氛中具有良好的抗腐蝕能力，被廣泛應(yīng)用于海洋工程、航空航天、軍事工業(yè)等領(lǐng)域。然而，鈦合金存在著摩擦系數(shù)高，對(duì)粘著磨損和微動(dòng)磨損非常敏感，耐磨性差，嚴(yán)重影響其結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，極大地限制了鈦合金的應(yīng)用。本文旨在通過(guò)改變鈦合金的界面效應(yīng)包括表面形貌和表面潤(rùn)濕性探討微結(jié)構(gòu)的形貌和表面潤(rùn)濕性對(duì)摩擦學(xué)性能的影響。本文為提高鈦合金的摩擦學(xué)性能提供新的方法和技術(shù)支持。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:

2、　　1.低表面能修飾光滑Ti6Al4V合金表面制備出符合Wenzel模型的疏水表面，涂覆SiO2制備出符合Cassie模型的疏水表面。涂覆SiO2改變了水滴與表面的接觸方式其接觸角為140.6°，滾動(dòng)角為56.5°。
　　2.經(jīng)激光加工微結(jié)構(gòu)和低表面能修飾相結(jié)合，制備出符合Wenzel狀態(tài)的疏水Ti6Al4V表面，涂覆SiO2得到符合Cassie狀態(tài)的超疏水Ti6Al4V表面。且比光滑表面具有更大的接觸角和更小的滾動(dòng)角。微結(jié)構(gòu)間距

3、為100μm的表面接觸角大于300μm的，網(wǎng)格微結(jié)構(gòu)表面的接觸角大于點(diǎn)陣的。網(wǎng)格的最大接觸角可達(dá)158.4°，滾動(dòng)角只有3.6°。
　　3.光滑Ti6Al4V合金表面的摩擦學(xué)性能測(cè)試表明，隨表面疏水性能的增強(qiáng)，試樣的摩擦系數(shù)減小，磨痕深度變淺。在50 mN載荷下，符合Cassie模型或Wenzel模型的表面均可顯著減小摩擦系數(shù)，但在5N載荷下，這種作用減弱。表面涂覆SiO2的比磨損率比空白樣減小了7.69％，表面未涂覆SiO2的比

4、磨損率比空白樣減小了3.08％。
　　4.激光加工表面的摩擦學(xué)性能測(cè)試表明，在50 mN載荷下，表面未涂覆SiO2的摩擦系數(shù)為空白樣的0.6倍左右，而表面涂覆SiO2的摩擦系數(shù)僅為空白樣的0.5倍左右。網(wǎng)格的摩擦系數(shù)為點(diǎn)陣的0.8倍左右。在5N載荷條件下，表面涂覆SiO2的網(wǎng)格和點(diǎn)陣的比磨損率相比空白樣分別降低了53.8％和32.3％。但對(duì)摩擦系數(shù)的影響并不顯著，涂覆SiO2有助于減小摩擦系數(shù)曲線的波動(dòng)性。
　　5.在低速下