雙疏鈦合金表面在不同潤(rùn)滑介質(zhì)中的摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、鈦合金在海洋工程領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，但鈦合金摩擦性能較差的問(wèn)題限制了其性能潛力在海洋工程領(lǐng)域的發(fā)揮。為提高鈦合金在不同潤(rùn)滑介質(zhì)中的摩擦性能，本文利用激光加工技術(shù)和溶膠凝膠法涂覆SiO2納米顆粒改變潤(rùn)濕性，從而制備出即疏水又疏油的雙疏鈦合金表面，并分別在水、海水和油潤(rùn)滑介質(zhì)中進(jìn)行了摩擦實(shí)驗(yàn)
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在光滑鈦合金表面進(jìn)行低表面能修飾和涂覆SiO2均可使接觸角增大，制備出雙疏鈦合金表面，但無(wú)法達(dá)到超雙疏狀態(tài)。雙疏表面的制

2、備提高了摩擦性能。在水、海水和油介質(zhì)中，涂覆SiO2的雙疏表面的摩擦系數(shù)比鈦合金表面分別減小了10.9％、9.6％和22.2％;磨損量可分別減小53.8％、19.7％和52.7％。⑵激光加工網(wǎng)格和點(diǎn)陣微結(jié)構(gòu)表面經(jīng)過(guò)低表面能修飾和涂覆SiO2后表現(xiàn)出了更加優(yōu)異的雙疏性能。且網(wǎng)格表面的雙疏性能優(yōu)于點(diǎn)陣。微結(jié)構(gòu)深度為50μm的表面的雙疏性能優(yōu)于深度為20μm的。當(dāng)激光加工的微結(jié)構(gòu)為深度50μm的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，并在其上涂覆SiO2和進(jìn)行低表面能修飾

3、，制備出了雙疏性能最優(yōu)的Ti6Al4V表面。該表面對(duì)水的接觸角高達(dá)169.0°，滾動(dòng)角達(dá)1.5°;對(duì)海水的接觸角高達(dá)160.2°，滾動(dòng)角達(dá)4.2°。呈現(xiàn)出符合Cassie模型的超疏水狀態(tài)。但該表面對(duì)油的接觸角為127.9°，且油滴不滾動(dòng)，呈現(xiàn)出符合Wenzel模型的疏油狀態(tài)。⑶與低表面能修飾和涂覆SiO2的光滑表面相比，具有網(wǎng)格和點(diǎn)陣微結(jié)構(gòu)的雙疏表面的摩擦性能更優(yōu)。網(wǎng)格微結(jié)構(gòu)雙疏表面的摩擦系數(shù)大于點(diǎn)陣微結(jié)構(gòu)雙疏表面的，而磨損量小于點(diǎn)陣微