鈦合金表面微結(jié)構(gòu)的微細(xì)加工及水溶液摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、利用電火花技術(shù)(電火花線切割和電火花成形技術(shù))在鈦合金的表面制備了溝槽、網(wǎng)紋、正方形和菱形四種微結(jié)構(gòu)，并且對微結(jié)構(gòu)的寬度和深度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在去離子水和模擬人體體液中研究微結(jié)構(gòu)的存在對摩擦特性的影響，并且研究了微結(jié)構(gòu)深度和寬度以及網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)夾角的變化對摩擦特性的影響。利用PVD技術(shù)在微結(jié)構(gòu)表面沉積了DLC薄膜，在去離子水和模擬人體體液中，研究耦合表面對摩擦特性的影響。
　　 研究發(fā)現(xiàn)電火花線切割采用0.1mm的鍍鋅銅絲制備溝槽

2、和網(wǎng)紋平面以及紫銅凸起電極，在電參數(shù)E273和E279情況下，把紫銅電極微結(jié)構(gòu)復(fù)制到了鈦合金表面。通過摩擦磨損試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在載荷為3N滑行速度為0.4m/s，與Si3N4小球?qū)δサ那闆r下，微結(jié)構(gòu)的存在可以有效的降低摩擦因數(shù)，并且發(fā)現(xiàn)寬度0.2mm的溝槽微結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的摩擦岡數(shù)隨著溝槽深度的減小而減?。痪W(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)在寬0.15mm深0.1mm情況下減摩效果最好，并且發(fā)現(xiàn)網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)的夾角變化對摩擦特性影響較大，摩擦因數(shù)基本上是隨著夾角的增大而增大

3、；正方形和菱形微結(jié)構(gòu)可以有效的降低摩擦岡數(shù)，但是摩擦岡數(shù)隨著深度的變化不大，在寬度為0.2mm時摩擦因數(shù)隨著正方形和菱形的深度的增大而增大；但是沉積了DLC的微結(jié)構(gòu)中，寬0.15mm深0.1mm的網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)和寬0.25mm深0.05mm的溝槽微結(jié)構(gòu)降低了摩擦因數(shù)，其余的耦合表面都增大了摩擦因數(shù)并且導(dǎo)致摩擦因數(shù)波動較大，特別是正方形和菱形微結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的摩擦因數(shù)幾乎與光滑平面相等，但是波動較大。在載荷0.5N滑行速度0.1m/s，與Al2O

4、3小球?qū)δサ那闆r下，微結(jié)構(gòu)的減摩作用不明顯，溝槽和網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)有一定的減摩作用，摩擦岡數(shù)隨著網(wǎng)紋夾角的增大呈現(xiàn)先增大后減小的變化，而正方形和菱形微結(jié)構(gòu)的減摩效果不好，多種尺寸都增加了摩擦因數(shù)：在模擬人體體液中，寬度較小(寬0.15mm)的溝槽和網(wǎng)紋微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出好的減摩作用，而寬度較大(寬0.25mm)的微結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的摩擦因數(shù)高于光滑平面，網(wǎng)紋夾角15°時摩擦因數(shù)最?。赫叫挝⒔Y(jié)構(gòu)所對應(yīng)的摩擦岡數(shù)和光滑平面差不多，菱形微結(jié)構(gòu)可以起到降低摩擦