Ti6Al4V合金的磨损行为和磨损机制

摘要

本文研究了Ti6Al4V合金在不同工况条件下的干滑动摩擦磨损行为以及摩擦层对摩擦磨损性能的影响规律。通过对磨面、剖面、磨屑的形貌、结构和成分的测试和分析,探讨了Ti6Al4V合金的磨损机制以及摩擦层对耐磨性的影响。
　　 结果表明:在环境温度25-200℃时,磨损量随着载荷的升高线性增加,在载荷150-250N之间,环境温度200℃时的磨损量比25℃的略高:在环境温度400-500℃时,随载荷增加,载荷50-100N之间磨损量减少;载荷100-200N之间磨损量略微增加;载荷200N以后,磨损量急剧增加。Ti6Al4V合金在400-500℃下具有比25-200℃更强的耐磨性。在不同的工况条件下磨损表面均形成了摩擦层或机械混合层。在环境温度25℃-200℃下,摩擦层中无氧化物或仅有微量的氧化物生成;在环境温度400-500℃下,摩擦层中均有大量的氧化物(Ti8O15和TiO2)生成。当摩擦层主要含有合金元素和微量的Fe元素时,不具有保护作用,此时仅为机械混合层。随着氧化物在摩擦层中的出现,因氧化物层具有较高的硬度对磨损具有明显的保护作用。
　　 Ti6Al4V合金的磨损机制主要有粘着磨损、磨粒磨损、氧化轻微磨损、塑性挤出四种机制。随着温度和载荷的增加,磨损机理发生转变。环境温度25-200℃时的主要磨损机理为粘着磨损和少许磨粒磨损;环境温度400-500℃、载荷50N时仍为粘着磨损和磨粒磨损;载荷100-200N时为氧化轻微磨损;载荷250N时,出现塑性挤出磨损。