TC11合金的干滑动磨损行为及机制

摘要

钛合金因其优异性能被广泛应用于各种工业领域，但是其差的耐磨性严重阻碍了钛合金的应用。因此，有关钛合金的磨损性能的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文通过对TC11合金进行摩擦磨损试验，研究了TC11合金在不同载荷、不同速度下的摩擦磨损行为，采用XRD、SEM、EDS和显微硬度计等微观检测手段对磨面和剖面的形貌、成分、物相以及摩擦层显微硬度进行测试和分析，通过二次磨损实验研究了摩擦氧化物的作用，并探讨了磨损机理。
　　研究结果表明:滑动速度对TC11合金磨损率有着显著的影响，在0.5-4m/s之间，4m/s时磨损率最低，其次为0.75m/s时的，而2.68m/s时磨损率最大。不同速度下磨损率均随载荷的增加而增加，其中以2.68m/s时增幅最为剧烈。摩擦系数呈现出与磨损率相似的规律。研究发现，TC11合金的磨损机制随滑动速度的变化而改变。2.68m/s时以剥层磨损为主要磨损机制，4m/s时以氧化轻微磨损为主，而0.75m/s时为剥层磨损和氧化磨损的混合机制，并兼有少量磨粒磨损。不同滑动条件下磨面上均形成摩擦层，4m/s时摩擦层含数量较多的氧化物TiO、TiO2，此时摩擦层硬度较高，具有显著地减磨作用;而2.68m/s时摩擦层无氧化物，故无保护作用。二次磨损数据表明:4m/s和2.68m/s双滑动的磨损率远低于2.68m/s的磨损率，通过双滑动磨损实验首次验证了钛合金的摩擦氧化物对基体有很好的保护作用。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 选题目的及意义

1．2 钛合金

1．2．1 钛合金的概述

1．2．2 钛合金的组织

1．2．3 钛合金的性能

1．2．4 钛合金的应用

1．3 金属的磨损机制

1．3．1 磨粒磨损机制

1．3．2 黏着磨损机制

1．3．3 氧化磨损机制

1．3．4 剥层磨损机制

1．4 钛合金摩擦磨损的相关研究

1．5 本文主要研究内容

第二章 试验材料及方法

2．1 试验材料

2．2 试验方法

2．2．1 试样制备

2．2．3 磨损试验

2．2．3 性能测试及微观分析

第三章 TC11合金的磨损行为及特征

3．1 TC11合金的磨损率

3．2 TC11合金的摩擦系数

3．3 TC11合金磨损表面物相分析

3．4 TC11合金磨损表面形貌及EDS能谱分析

3．4．1 TC11合金表层形貌分析

3．4．2 TC11合金磨损表面EDS能谱分析

3．5 TC11合金磨损表面亚表层形貌分析

3．5．1 TC11合金亚表层形貌分析

3．5．2 TC11合金亚表层元素分布

3．5．3 TC11合金磨损表面亚表层显微硬度分析

3．6 TC11磨损行为与磨损特征关系分析

3．7 本章小结

第四章 摩擦氧化物的作用及磨损机制

4．1 一次磨损与二次磨损行为对比分析

4．1．1 磨损率对比分析

4．1．2 摩擦系数对比分析

4．2 一次磨损与二次磨损特征对比分析

4．2．1 磨损表面物相对比分析

4．2．2 磨损表面形貌对比分析

4．2．3 磨损亚表面形貌对比分析

4．2．4 磨损亚表层显微硬度对比分析

4．3 钛合金摩擦层和摩擦氧化物的形成及作用

4．4 钛合金磨损机制

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文