ZrO2含量对TC4钛合金微弧氧化复合膜摩擦磨损性能的影响.pdfVIP

偶秒 第 0000 ZrO2含量对 TC4钛合金微弧氧化复合膜 摩擦磨损性能的影响 程法嵩 ，赵 晴 ，杜 楠 ，王帅星 ，王 伟 ，于宽深 (1．南昌航空大学 轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室，江西 南昌 330063； 2．沈阳飞机工业 (集团)有限公司制造工程部，辽宁 沈阳 110000) [摘 要] 为了提高钛合金微弧氧化膜的耐磨性，向电解液中加入 ZrO微粒，在TC4钛合金表面制备 了不同ZrO 含量的微孤氧化复合膜。采用涡流测厚仪测量复合膜 的厚度 ；采用扫描 电镜分析复合膜形貌 ；采用 X射线衍射仪 分析复合膜相组成；采用能谱仪分析复合膜中zr()的含量；采用摩擦磨损试验研究复合膜在室温条件下的摩擦磨 损性能。结果表明：复合膜中出现的ZrO新相降低了氧化膜的摩擦系数和磨损率；当复合膜中ZrO：含量依次为 2．70％，9．20％，14．09％，23．59％，42．78％时，平均摩擦系数先减小后增大，分别为0．45，0．40，0．30，0．26，0．35， 比磨损率先减小后增大，分别为8．35×10～，7．26×10～，6．92×10～，2．70×10～，3．01×10 mm ／(N ·m)；当 复合膜中ZrO含量为23．59％时，复合膜摩擦系数最小，最稳定，比磨损率最小；随着ZrO在复合膜中含量的提高， ZrO2载荷转移和 自润滑作用增强，摩擦系数和比磨损率减小，但当ZrO2含量增加至42．78％时，ZrO2在复合膜表面 团聚，使磨粒磨损和黏着磨损加剧，复合膜的摩擦磨损性能降低。 [关键词] TC4钛合金；微弧氧化膜；ZrO微粒；摩擦磨损性能 [中图分类号]TG174．451 [文献标识码]A [文章编号]1001—1560(2016)06—0001—04 0 前 言 出具有低摩擦系数、高抗磨性能的微弧氧化复合膜 。 在电解液中加入纳米ZrO ，在镁合金及铝合金表面获得 钛合金比强度高、耐蚀性好，被广泛应用于航空航 了摩擦系数远低于合金基体及纯微弧氧化膜的复合膜 天领域。然而钛合金耐磨性较差，在使用过程中容易 层，且发现ZrO主要通过氧化膜的外层短路路径即击穿 产生 “钛火”，严重影响其安全性 。微弧氧化可将钛合 通道进入膜层内部 ]。目前，关于ZrO：对钛合金微弧 金与陶瓷材料的优点结合在一起，显著降低钛合金的 氧化膜性能影响的研究多为定性研究。本工作将ZrO： 摩擦系数、提高其耐磨性_l“j，但微弧氧化膜表面的多 引入到TC4钛合金微弧氧化膜中，制备出不同ZrO：含量 孔结构会导致摩擦系数不稳定，后期磨损加剧 ．oJ。 的复合膜，并定量研究其在室温干摩擦条件下的摩擦磨 ZrO作为一种陶瓷材料，硬度高，热稳定性好，具 损性能，为钛合金的摩擦学改性提供参考。 有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，且其作为固体润滑 剂时润滑性能 良好。借鉴化学复合镀、阳极氧化复合 1 试 验 膜技术 卜 ，将 ZrO微粒引入到微弧氧化膜 中，可制备 1．1 试材前处理 基材为 TC4钛合金，其主要成分为 5．5O％ 一 [收稿 日期] 2016—01—24 6．80％A1、3．50％一4．50％V、余量 Ti。基材尺寸为20 [基金项 目] 国家 自