钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为研究

摘要

目的研究钛微弧氧化膜层在不同摩擦工况下的摩擦磨损行为,为该膜层在工业领域中的合理应用提供参考。方法首先,在铝酸盐电解液中,通过恒压模式制备钛微弧氧化膜层,然后在四种摩擦工况下(干摩擦/GCr15对磨球、干摩擦/Al_(2)O_(3)对磨球、油润滑/GCr15对磨球和油润滑/Al_(2)O_(3)对磨球),测试微弧氧化膜层的摩擦学性能。通过XRD分析膜层的物相组成,通过SEM、EDS分析不同摩擦工况下磨痕的表面形貌和元素分布,测量膜层的摩擦系数和磨损率,探讨不同工况下钛微弧氧化膜层的摩擦磨损形式和机理。结果干摩擦/GCr15对磨球工况下,膜层主要发生磨粒磨损,磨损率为1.4×10^(–5) mm^(3)/(N·m);在干摩擦/Al_(2)O_(3)对磨球工况下,膜层迅速失效;在油润滑/GCr15对磨球工况下,膜层仅发生轻微磨损,表面出现疲劳剥落现象,磨损率为5.3×10^(–6) mm^(3)/(N·m);在油润滑/Al_(2)O_(3)对磨球工况下,膜层疲劳磨损较严重,磨损率为1.5×10^(–5)mm^(3)/(N·m)。结论当对磨副材料为硬度较低的金属材料时,钛微弧氧化膜层在干摩擦和油润滑工况下,均表现出良好的耐磨性,但干摩擦工况容易造成对磨副材料的严重磨损;当对磨副材料为高硬度的陶瓷材料时,干摩擦工况下,钛微弧氧化膜层的耐磨性很差,然而通过润滑油可以显著降低膜层的摩擦系数和磨损率。