51 / 2020-09-12 19:15:22

不同摩擦工况下钛微弧氧化膜层的摩擦磨损行为研究

钛；微弧氧化；摩擦工况；摩擦磨损

      钛及其合金具有比强度高、耐腐蚀、耐疲劳等优点，在航空航天、舰船制造等领域有着广泛的应用。然而钛及其合金硬度较低、摩擦系数高、耐磨性差，容易与摩擦配副发生磨损，增加材料的损耗。因此，开发合适的表面改性技术以提高钛合金的摩擦学性能是扩大其应用范围的关键一步。微弧氧化(MAO)技术作为钛合金表面改性的手段之一，因工艺简单、绿色环保且膜层性能优异而备受青睐。

      微弧氧化膜层的摩擦学性能与其所处工况密切相关，在不同工况下往往会呈现出不同的摩擦学行为，其中润滑环境和对磨副材料类型的影响较大。因此，本文通过实验，集中对比研究了微弧氧化膜层在四种典型摩擦工况（干摩擦/GCr15对磨球、干摩擦/Al₂O₃对磨球、油润滑/GCr15对磨球、油润滑/Al₂O₃对磨球）下的摩擦磨损行为，并总结探讨了各个工况下不同摩擦阶段所对应的磨损机理，为该膜层在多种工业领域中的合理应用提供技术参考。

      实验结果表明，在干摩擦/GCr15对磨球工况下，膜层前期主要发生磨粒磨损，后期则磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损共存；在干摩擦/Al₂O₃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；在油润滑/Al₂O₃对磨球工况下，膜层疲劳磨损较严重。由此可知，当对磨副材料为硬度较低的金属材料时，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，干摩擦工况下微弧氧化膜层的耐磨性很差，然而通过添加润滑油可以显著降低膜层的摩擦系数和磨损率。