TC4合金表面雙輝等離子W-Mo共滲及摩擦磨損性能的研究.pdf

1、鈦合金比強度高、密度小、熱強性高，被廣泛應用于航空航天、火箭、導彈、化工、能源和輕工等領域，但鈦合金硬度低、耐磨性差以及易發(fā)生粘著的缺點，限制了它的進一步應用。表面改性處理是解決這一問題的可行途徑，近年來鈦合金表面改性的研究成為材料科學熱點領域之一。目前已有多種表面改性技術在鈦合金上得到應用，其中多數(shù)為各類涂層或薄膜技術，但形成的改性層普遍存在與基體結(jié)合強度不高的問題，在實際應用條件下，特別是疲勞載荷存在時，易于剝落而失效。為此，本文提

2、出采用雙輝等離子滲金屬技術在鈦合金表面進行W-Mo共滲處理，形成與基體呈冶金結(jié)合且成分分布具有梯度特征的擴散層，以改善其摩擦磨損性能。
　　 采用雙輝等離子滲金屬技術在TC4鈦合金表面進行W-Mo共滲，研究了各工藝參數(shù)對合金層形成的影響，得出了優(yōu)化的工藝參數(shù)為：溫度860℃、時間4h、氣壓60Pa、源極電壓820～870V、陰極電壓250～350V、源—陰極間距16mm。采用X射線衍射儀和能譜儀分析了滲層相組成及成分，發(fā)現(xiàn)W-M

3、o改性層由MoTi、TixW1-x 、Mo 、W相組成，其成分由表層向基體內(nèi)部呈梯度分布。并利用劃痕儀測試了滲層的結(jié)合強度，結(jié)果表明改性層與基體結(jié)合良好。
　　 系統(tǒng)研究了TC4合金表面等離子W-Mo共滲處理后室溫和高溫下摩擦磨損性能。采用硬度儀和納米壓入試驗分別測試了W-Mo合金滲層的表面硬度，發(fā)現(xiàn)其硬度較基體有大幅度提高；通過球-盤磨損試驗對W-Mo合金滲層在不同對磨材料、不同載荷、不同速度和不同溫度條件下的摩擦磨損性能，結(jié)

4、果表明，室溫下摩擦配副為GCr15鋼球時，改性層的減摩效果不明顯，但具有明顯的抗磨性；摩擦配副為Si3N4時，改性層具有明顯的減摩和抗磨性；隨著載荷和滑動速度的增大，摩擦系數(shù)均有減小的趨勢；經(jīng)W-Mo+C復合處理后的表面改性層的減摩效果不明顯，但具有良好的耐磨性。高溫磨損試驗表明，W-Mo共滲改性層的摩擦系數(shù)較為穩(wěn)定，具有高的耐磨性能。
　　 測試分析了TC4鈦合金表面等離子W-Mo共滲處理后耐腐蝕性能和高溫抗氧化性能。結(jié)果表明