搅拌摩擦加工加入SiC粒子的TA2纯钛表面改性.pdfVIP

DOI: 10.3969/j.issn.1000–6826.2017.03.07 搅拌摩擦加工加入SiC粒子的TA2 纯钛表面改性 Quality Changed by Friction Stir Processing with SiC on TA2 Pure Titanium Surface 1 2 1 1 2 1 供稿|马宏刚 ，王快社，刘继雄 / MA Hong-gang , WANG Kuai-she , Liu Ji-xiong 内 在TA2工业纯钛表面通过搅拌摩擦加工，利用搅拌旋转产生的纯钛表面塑形变形过程使SiC粒子 容 导 进入材料表面基体组织，实现改善工业纯钛表面硬度及其耐磨性的目的。文章研究了搅拌摩擦加工后 读 TA2工业纯钛显微组织特征，对比分析了TA2工业纯钛加入SiC粒子的搅拌摩擦加工区与未加入SiC粒 子的搅拌摩擦加工区摩擦磨损及电化学腐蚀性能。结果表明：TA2工业纯钛表面经加入SiC粒子的搅 拌摩擦加工后，SiC粒子被成功加入材料表层基体组织，搅拌加工区晶粒发生了剧烈的塑性变形、破 碎，实现加工区组织结构的致密化和细化；经加入SiC粒子的搅拌摩擦加工后TA2工业纯钛抗摩擦磨 损性能明显提高，但电化学腐蚀性能有小幅下降。 TA2工业纯钛是一种高比强度、耐蚀性和耐热 使被加工金属表面温度升高至一定温度；在搅拌头剧 性优良的商用钛材，广泛应用于化工等多个领域。 烈的搅拌和旋转作用下，加工区域的组织会发生剧烈 但由于其较低的塑性剪切抗力和显著的加工硬化特 的塑性变形，进而产生再结晶现象，从而实现表面组 [3-6] 点，以及表面存在容易磨损剥落的氧化膜，其耐磨 织的细化晶粒改善表面性能 。本文利用FSP技术同 损性能相对不锈钢材料差[1] ，限制了TA2工业纯钛在 时加入SiC粒子，利用搅拌旋转过程使SiC粒子在塑形 其他对表面性能有较高要求的广泛应用。 变形过程中进入材料表面基体组织改善TA2工业纯钛 搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing ，简称FSP) 的表面性能。通过剧烈的旋转塑性变形来细化晶粒， 是英国Mishra 团队发展的一种新型的材料表面固态 均匀化微观组织。并通过FSP过程加入SiC粒子硬质 加工技术，用于材料尤其是表面微观组织的改性和 颗粒，实现改善材料表面硬度及其耐磨性的目的。 [2] 制造 。在FSP 的加工过程中，高速旋转的搅拌针缓 实验材料及方法 慢插入被加工金属材料表面，直搅拌头的轴肩会与加 工材表面产生压力，接触面高速旋转所产生的热量会 实验材料为宝鸡钛业股份有限公司生产的100 mm× 作者单位：1. 宝钛集团有限公司，陕西 宝鸡 721014 ；2. 西安建筑科技大学冶金学院，陕西 西安 710055 28 2017年第3期 万方数据 工业纯钛 科技前沿 dvances in Science 60 mm×3 mm的TA2工业纯钛板材。搅拌头形状为圆 被加工板材在水平面上放置一段时间，待酒精挥发 柱形，搅拌头直径20.0 mm ，轴肩直径12.0 mm，搅 完后，纳米级SiC颗粒会相对均匀地分布在被加工板 拌针长1.6 mm，搅拌针直径3.0 mm。 材的矩形槽内。 将TA2工业纯钛板材按实验预定尺寸气割及表 实验在改造后的X5032铣床上完成，并采用氩 面处理，用铣床及80