界面效應對鈦合金摩擦學性能的影響.pdf

1、鈦合金密度小，比強度高，疲勞抗力高，特別是在海洋氣氛中具有良好的抗腐蝕能力，被廣泛應用于海洋工程、航空航天、軍事工業(yè)等領域。然而，鈦合金存在著摩擦系數高，對粘著磨損和微動磨損非常敏感，耐磨性差，嚴重影響其結構的安全性和可靠性，極大地限制了鈦合金的應用。本文旨在通過改變鈦合金的界面效應包括表面形貌和表面潤濕性探討微結構的形貌和表面潤濕性對摩擦學性能的影響。本文為提高鈦合金的摩擦學性能提供新的方法和技術支持。主要研究內容和結果如下:

2、　　1.低表面能修飾光滑Ti6Al4V合金表面制備出符合Wenzel模型的疏水表面，涂覆SiO2制備出符合Cassie模型的疏水表面。涂覆SiO2改變了水滴與表面的接觸方式其接觸角為140.6°，滾動角為56.5°。
　　2.經激光加工微結構和低表面能修飾相結合，制備出符合Wenzel狀態(tài)的疏水Ti6Al4V表面，涂覆SiO2得到符合Cassie狀態(tài)的超疏水Ti6Al4V表面。且比光滑表面具有更大的接觸角和更小的滾動角。微結構間距

3、為100μm的表面接觸角大于300μm的，網格微結構表面的接觸角大于點陣的。網格的最大接觸角可達158.4°，滾動角只有3.6°。
　　3.光滑Ti6Al4V合金表面的摩擦學性能測試表明，隨表面疏水性能的增強，試樣的摩擦系數減小，磨痕深度變淺。在50 mN載荷下，符合Cassie模型或Wenzel模型的表面均可顯著減小摩擦系數，但在5N載荷下，這種作用減弱。表面涂覆SiO2的比磨損率比空白樣減小了7.69％，表面未涂覆SiO2的比

4、磨損率比空白樣減小了3.08％。
　　4.激光加工表面的摩擦學性能測試表明，在50 mN載荷下，表面未涂覆SiO2的摩擦系數為空白樣的0.6倍左右，而表面涂覆SiO2的摩擦系數僅為空白樣的0.5倍左右。網格的摩擦系數為點陣的0.8倍左右。在5N載荷條件下，表面涂覆SiO2的網格和點陣的比磨損率相比空白樣分別降低了53.8％和32.3％。但對摩擦系數的影響并不顯著，涂覆SiO2有助于減小摩擦系數曲線的波動性。
　　5.在低速下