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林修洲 等：saline溶液中钛合金扭动微动运行区域研究 文章编号 2013)15-2179—05 saline溶液中钛合金扭动微动运行区域研究 林修洲 。，蔡振兵 ，易敬华 ，任平弟 ，龚 敏 ，朱曼昊 (1．西南交通大学 摩擦学研究所 ，四川 成都 610031； 2．四川理工学院 材料腐蚀与防护四川省重点实验室，四川 自贡 643000) 摘 要 ： 在 自制 的已获专利的恒温扭动磨损腐蚀试 究材料在腐蚀性介质中扭动磨损腐蚀行为具有重要的 验装置上 ，对 TC4钛合金在 saline溶液 中的扭动微动 学术和工程应用价值。作者在 CETRUMT一2多功能 磨损行为进行 了研 究，通过扭动三维图、磨损形貌等特 摩擦磨损实验机上实现了介质 中球 ／面接触方式的恒 征对扭动微动运行 区域进行 了重点讨论。结果表 明， 温扭动磨损腐蚀试验 ，并对人体植入钛合金在 saline 与切向微动类似 ，在介质 中的扭动过程 中也 出现 了微 溶液中的扭动磨损腐蚀行为进行 了研究，本文重点探 动的3个运行 区域 ，3个区域的摩擦扭矩 曲线、扭动三 讨了其微动运行区域特征 ，以期将切 向微动下得到的 维图、磨班形貌及损伤机理表现 出不同的特征；扭动微 二类微动图理论推演到介质中的扭动磨损等运行模式 动的混合 区磨损形貌与切向微动不同，在扭动初期 ，磨 上 。 斑表现为典型的微动环特征 ，随循环次数增加，损伤区 2 实 验 域逐渐向心部扩展 ，并有完全覆盖接触区域 ，使整个接 触 区域都发生磨损 的趋 势。滑移 区的 T一 曲线受频 2．1 实验材料与处理 率影响明显，在低频率时为典型的平行 四边形，随频率 实验材料为人体植入 Ti6A14V合金 (其主要化学 升高，逐渐 变成椭圆形。 成分质量分数为 6．020 A1、4．100 V、0．168 Fe、 关键词 ： 钛合金；saline溶液 ；扭动 ；微动运行 区域 0．160 O、0．043 C以及余量 Ti)，加工成 D10mm 中图分类号 ： TG174．4 文献标识码 ：A ×20mm 的圆柱试样 ，后端面连接导线后 ，用透明金相 D()I：10．3969／i．issn．1OO1—9731．2013．13．011 镶嵌材料进行封样 (封样后外观尺寸为 15ram×15mm ×25mm)，露出直径 10mm 的前端面为实验工作表 1 引 言 面 ，对工作面打磨抛光至表面粗糙度R 为 0．04I~m 左 微动运动十分复杂 ，按球 ／平面接触模型，可分为 右 ，实 验 前 进 行 超 声 清 洗 并 干 燥 。对 磨 球 为 切向、径 向、滚动和扭动 4种基本运行模式 [1]，扭动 28．?25ram 的 ZrO2 陶 瓷 球 (R 为 0．03t~m， 是在一定载荷下接触副发生往复扭动的一种摩擦运动 1200HVO．05)。 方式 ]，大量存在于机械装备和器械 中。例如，从 实验介质为 saline(0．9 NaC1，pH 值一7．0)溶 4000余年前苏美尔文明时期受扭动磨损的门斗 ]，到 液，温度 (37±0．5)。C。 充分体现现代高科技文明的人体植入器械 中的人工心 2．2 实验方法与主要参数 脏瓣膜 、髋关节和肘关节杵 臼状接触 区 内发生 的失 在 CETRUMT一2多功 能摩擦磨损试验机上 ，通 效_5]，再到现代工业及 日常生活 中广泛使用 的各种 阀 过合理 的夹具设计 ，配置高精低速转动台和高精度六 门类部件 ，都是发生扭 动失效 的典 型实例。Zhou 维力／扭矩