鈦及其合金扭動微動摩擦磨損特性研究.pdf

1、扭動微動是指在交變載荷作用下接觸副的界面間發(fā)生振幅扭動的相對運(yùn)動。微動有四種基本的運(yùn)行模式,扭動微動是其中之一,它普遍存在于實(shí)際工況中,扭動微動磨損是扭動微動失效行為之一,但接觸界面初期的損傷行為以及磨屑的演變過程至今研究罕見,深入研究其在扭動微動條件下的運(yùn)行和損傷機(jī)理,有助于深入的揭示扭動微動磨損的規(guī)律,并具有重要的工程應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究價值。
　　 本文主要采用工業(yè)純鈦(TA2)及其合金(TC4)在干態(tài)下與對ZrO2陶瓷球配副,

2、在新型扭動微動試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行扭動微動試驗(yàn),試驗(yàn)后用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子能譜(EDX)、輪廓儀等微觀分析手段,系統(tǒng)研究了鈦及其合金的扭動微動磨損的運(yùn)行行為和磨損機(jī)制。獲得的主要結(jié)論如下:
　　 (1)在試驗(yàn)條件下,鈦及其合金的T～θ曲線均呈現(xiàn)三種基本類型:即近似直線型、橢圓形和平行四邊型。
　　 (2)對于扭動微動,TC4和TA2存在三個微動運(yùn)行區(qū)域:部分滑移區(qū),混合區(qū)和滑移區(qū)。隨著角位移幅值增大,TA

3、2和TC4的微動運(yùn)行區(qū)域都從部分滑移區(qū)向混合區(qū)和滑移區(qū)轉(zhuǎn)變；而增大法向載荷,部分滑移區(qū)的寬度增加,混合區(qū)和滑移區(qū)向大角位移幅值方向移動；相同工況下,TC4和TA2可能處于不同的微動區(qū)域,說明材料的力學(xué)性能的差異導(dǎo)致了扭動微動運(yùn)行區(qū)域的變化。
　　 (3)TC4和TA2隨著角位移幅值和循環(huán)次數(shù)的增加,摩擦扭矩逐漸增大,TA2摩擦扭矩值始終大于TC4。在部分滑移區(qū),摩擦扭矩曲線分跑合、上升和穩(wěn)定階段,在混合區(qū)和滑移區(qū),當(dāng)角位移幅值較

4、大時,磨屑被排出相對容易,使得穩(wěn)態(tài)摩擦扭矩所需時間更長。
　　 (4)在部分滑移區(qū),損傷輕微,磨損機(jī)制主要為磨粒磨損和輕微的氧化磨損。在混合區(qū),損傷加劇,磨損機(jī)制主要為磨粒磨損、氧化磨損和剝層。在滑移區(qū),損傷嚴(yán)重,磨痕表面呈現(xiàn)出典型的犁溝和剝層形貌,滑移區(qū)與混合區(qū)一樣的磨損機(jī)制主要為磨粒磨損、氧化磨損和剝層。
　　 (5)由于TA2硬度低,塑性好,因此塑性流動嚴(yán)重,而TC4硬度高,耐磨性好,韌性相對低,所以剝層現(xiàn)象更嚴(yán)重