钛合金表面自润滑复合耐磨结构的制备及其摩擦性能研究

摘要

本文中采用激光微加工法在TC4钛合金表面制备了不同形貌与分布密度的微观织构，将表面织构、热氧化膜与PTFE润滑薄膜相复合制备了自润滑复合耐磨结构，同时考察了滑动条件下织构形貌及织构密度对这一复合结构摩擦磨损性能的影响.结果表明：与未织构面的润滑薄膜相比，织构面薄膜的结合力明显增大，表面织构与润滑薄膜的结合显著增强了材料的减摩抗磨性能.在最优的织构密度下，含有薄膜的织构化钛合金表面的磨损率可降低至1.5×10-6 mm~3/（N·m），较未织构面润滑薄膜的磨损率降低了99.3%.而将经热氧化的织构表面与润滑薄膜的结合则进一步提升了材料的耐磨性，热氧化织构面润滑薄膜的磨损率最低可达8.0×10-7 mm~3/（N·m），与未热氧化的织构面润滑薄膜相比，磨损率降低了46.1%.在相同的织构间距条件下，线型热氧化织构面显示出低而稳定的摩擦系数与极低的磨损量，这主要得益于高密度微织构对润滑介质的有效补充以及高硬度热氧化膜的耐磨性起到了协同减摩抗磨的作用.