钛合金表面ti2al合金扩散层的摩擦性能研究 - 摩擦学学报.pdfVIP

第 27 卷 　第 3 期 摩 擦 学 学 报 Vo l 27, 　No 3 2007 年 5月 TR IBOLO GY M ay, 2007 钛合金表面 T iA l合金扩散层的摩擦性能研究 1, 2 1 1 1 3 陈　飞 , 周 　海 , 李 　伟 , 周 　正 , 潘俊德 ( 1. 北京石油化工学院 机械工程学院, 北京 　1026 17; 2. 北京科技大学 材料科学与工程学院, 北京 　100083; 3. 太原理工大学 表面工程研究所 , 山西 太原 　030024) 摘要 : 利用双层辉光离子渗金属技术 , 以纯铝作为源极 ,氩气为工作气体 ,利用不等 电位空心阴极效应在钛合金 ( ) Ti6A l4V 表面渗铝 ,形成均匀致密的钛铝合金扩散层 ,采用 W TM 1型球 盘摩擦磨损试验机对钛合金表面钛铝合金 扩散层的摩擦性能进行研究 ,用显微硬度仪测量渗层的显微硬度 ,并用扫描电子显微镜和 X 射线衍射仪观察分析钛 μ 铝合金扩散层的截面形貌和相结构. 结果表明:在 Ti6A l4V 合金基材表面形成厚 20 m 的钛铝合金扩散层 ,其表面显 微硬度达 810HV;钛铝合金扩散层主要由金属间化合物 Ti A l和 TiA l组成 ;钛铝合金扩散层可以显著提高钛合金表面 3 的摩擦性能 ,摩擦系数从 0. 35左右降至 0. 15,抗磨损性能大幅提高. 关键词 : 钛合金 ; 双层辉光 ; 钛铝合金扩散层 ; 摩擦磨损性能 中图分类号 : TG115. 22 1. 5; TH 117. 3 文献标识码 : A 文章编号 : (2007) 0302 1004 　　钛合金具有强度高 、密度低 、耐蚀及中温性能稳 可以通过调整工作气压 、源极电压 、工件电压及温度 定等特性而广泛应用于航天 、航空、化工及生物医疗 和保温时间等工艺参数加以控制. 领域. 但钛合金的摩擦磨损性能较差 ,其对粘着磨损 试验中工件材料采用退火态 Ti6A l4V 合金 ,尺 和微动磨损非常敏感的缺点影响了钛合金结构的安 寸为 25 mm ×5 mm. 源极材料为工业纯铝 ,放入石 全性和可靠性 , 也限制了其应用 [ 1 ] . 钛及其合金表 墨坩锅中. 将工件试样表面抛光 ,经超声波清洗后穿 面易发生氧化生成 TiO2 薄膜 ,且在摩擦接触中易发 孔挂在渗金属炉内,调整好源极和工件间的距离 ,先 生剥落 ,因此 ,利用表面改性技术改善钛合金的摩擦 抽真空度至 1 ×10 - 2 Pa 以下 ,充入适量氩气 ,对源 磨损性能倍受关注 [ 2 ～5 ] . 双层辉光离子渗金属技术 极与工件施加 300 ～500 V 偏压进行离子轰击清洗 , 用于金属材料的表面改性具有独特优势 [ 6, 7 ] ,利用 并使源极和工件表面活化升温 ,然后调整各个工艺 双层辉光离子渗金属技术对黑色金属材料进行表面 参数至给定值 ,稳定各个工艺参数 ,使工件进一步升 改性已取得明显效果 [ 8, 9 ] . 本文作者利用双层辉光 温至渗金属温度 950 ℃,保温 5 h ,