冷热循环处理对非晶合金及其涂层摩擦学性能的影响
编号:11 访问权限:仅限参会人 更新:2021-06-22 09:34:21 浏览:245次 口头报告

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摘要
非晶合金具有高硬度、高强度及高断裂韧性,但高脆性制约了其摩擦学性能的提升。为探索提高塑性对非晶合金摩擦学性能的影响,对大块非晶合金CuZr基、Ti基及Fe基块体非晶合金进行了冷热循环处理。具体工作内容包括:(1) 冷热循环处理对的回春作用使其摩擦学性能得到显著改善,在所研究的大块非晶合金中,Cu46Zr47Al7具有最低的COF和磨损率。在硬度和弹性模量降低的情况下,回春使H/E和H3/E2比值增加。而且,回春所产生的自由体积不仅可以使非晶合金具有较高的塑性应变,而且可以提高非晶合金的化学反应活性。Cu45Zr47Al7Ti1摩擦学性能的有限提高是导致弛豫焓有限增加的原因。磨损机理主要为粘着磨损、疲劳磨损和氧化磨损。从磨合到稳定阶段,随着滑动时间的延长,主要磨损机制由微切削转变为氧化磨损。(2) 冷热循环处理后的钛基块体非晶合金仍然保持非晶态,但弛豫焓提升11%,平均硬度从6.84GPa降低到6.59Gpa,平均弹性模量从120.84GPa降低到106.82GPa。冷热循环处理后的钛基块体非晶在5N和10N的载荷下磨损率减小了10%左右。(3) 30次冷热循环处理后,Fe基块体非晶合金发生了明显的软化,平均硬度由铸态的16.06 GPa降为14.06 GPa,平均弹性模量由241 GPa降为216 GPa。随着冷热循环次数和载荷的增加,非晶合金的平均摩擦系数和磨损率先减小后增大。冷热循环处理有利于降低非晶合金的平均摩擦系数和磨损量。铸态Fe基块体非晶合金的磨损机理以疲劳断裂为主,伴随着轻微的磨粒磨损。随着冷热循环次数的增加,疲劳导致的脆性断裂程度降低,磨损机制向磨粒磨损和疲劳断裂的共同作用转变。(4) 研究冷热循环处理对铁基非晶合金涂层摩擦磨损性能的影响。冷热循环处理后,用HVOF技术制备的铁基非晶合金涂层仍与基材结合良好,XRD图谱显示涂层中非晶态组织含量明显增加。经冷热循环处理后,涂层的平均硬度由11.02GPa降到4.11GPa,弹性模量也减小。未处理涂层在不同载荷下的磨损机制以脆性剥落为主,随着冷热循环次数的增加,磨损机制向较严重的磨粒磨损转变。冷热循环处理有利于降低非晶涂层的磨损量,同时在5N和20N条件下,也有利于降低平均摩擦系数。综上所述,冷热循环处理是一种适于调控非晶态合金及涂层摩擦学性能的有效手段。进一步深化对冷热循环处理的理解,必将有利于推动非晶态材料在强化涂层领域的应用。
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纪秀林
汕头大学

稿件作者
纪秀林 汕头大学
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  • 会议日期

    04月24日

    2023

    04月27日

    2023

  • 03月20日 2023

    初稿截稿日期

  • 04月27日 2023

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