TC4合金微动转变过渡区的摩擦磨损性能研究
钛合金具有比强度高、抗腐蚀性强等优势，被大量应用在装备制造及工程领域，然而钛合金较差的摩擦磨损性能一定程度上限制了其在工业应用上的扩展，因而研究钛合金摩擦磨损性能具有重要的意义。对钛合金微动转变过渡区的研究可以探究不同状态下磨损机理的差异，为选择减缓磨损的合理措施提供一定的依据，充实了对微动转变过渡区及钛合金摩擦磨损特性的研究。 本文以TC4合金微动转变过渡区摩擦磨损特性为研究目的，使用SRV-IV微振动摩擦磨损试验机对球/平面接触的钢球GCr15/TC4合金摩擦副在100N法向载荷下进行不同位移幅值的磨损试验。对试验后得到的不同状态下的体积磨损量、磨损系数曲线、摩擦系数曲线、磨痕表面轮廓、磨痕表面及亚表层形貌进行分析，得到固定条件下微动转变过渡区的位移幅值范围，分析微动、微动转变过渡区及往复滑动状态下TC4合金摩擦磨损特性的差异。本文主要研究成果如下： 1、在本文试验条件下，通过磨损系数变化曲线得到的微动转变过渡区位移幅值范围是100μm~175μm。 2、微动状态的体积磨损量远小于往复滑动状态，体积磨损量在微动转变过渡区快速增加。磨痕深度及宽度在微动转变过渡区迅速增加，基体损伤加剧，磨痕轮廓线由曲折转为平缓。 3、微动、微动转变过渡区及往复滑动状态的摩擦系数变化曲线具有不同的特点。微动状态下，摩擦系数曲线表现出阶段性的转变，并且随着位移幅值的增长摩擦系数值不断上升；往复滑动状态下，摩擦系数波动剧烈且摩擦系数曲线变化相似，几乎重合；微动转变过渡区摩擦系数曲线变化介于微动状态及往复滑动状态之间。 4、微动、微动转变过渡区及往复滑动状态的磨损机理具有极大的差异。微动状态下，磨损机理为粘着磨损及疲劳剥层，并伴有一定的氧化磨损及塑性变形，表面疲劳损伤是材料破坏的主要原因；往复滑动状态下，磨损机理主要是磨粒磨损、氧化磨损及表面严重的塑性变形，粘着磨损作用减弱，表面严重的塑性变形是材料破坏主要原因；磨损机理在微动转变过渡区发生改变，由剧烈的粘着磨损转变为磨粒磨损及表面塑性变形，氧化磨损不断增强并造成基体破坏更加严重。 5、在微动转变过渡区初始阶段，覆盖磨痕表面的第三体层可以有效减缓摩擦磨损，随着位移幅值的增加，第三体层只能覆盖磨痕部分区域，在表面形成凸起。这种第三体层不仅无法减缓摩擦磨损，甚至会造成更严重的基体损伤。
钛合金;微动转变过渡区;摩擦磨损性能;表面塑性变形
兰州理工大学
硕士
化工过程机械
俞树荣
2019
中文
TG146.23
2019-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）