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文檔簡介
1、微動磨損性能差是直接影響鈦合金在核電設(shè)備和航空發(fā)動機(jī)中安全使用的主要因素之一,由此引發(fā)鈦合金在工作過程中發(fā)生微動損傷而失效。提高鈦合金抗微動磨損性能是人們普遍關(guān)注的問題,但因微動過程的復(fù)雜性,研究方法各異,并且基本都是研究室溫微動磨損,少見高溫微動磨損相關(guān)文獻(xiàn)報道。所以研究高溫微動磨損的損傷機(jī)理和運(yùn)行機(jī)制有著重要的理論意義和實際價值。 利用高精度PLINT型高溫微動磨損試驗機(jī)對等離子體化學(xué)氣相沉積(PCVD)TiN/TiN+Si
2、/TiN多層膜、等離子體浸沒離子注入與沉積(PⅢ&D)TiN/Ti復(fù)合涂層和TiAlZr鈦合金基材進(jìn)行了高溫微動磨損試驗研究。對多層膜的組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分做了XRD(X-ray Diffraction)、XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)分析和能譜儀(EDS)分析。結(jié)合光學(xué)顯微鏡(OM)、Ambios XP-2臺階儀、掃描電子顯微鏡(SEM)和激光共焦掃描顯微鏡(LCSM)等儀器對磨痕形貌進(jìn)行觀察
3、分析和磨損量測量。重點(diǎn)探討了PCVD TiN/TiN+Si/TiN多層膜和TIALZR鈦合金基材在循環(huán)次數(shù)、位移幅值、法向載荷、溫度等參數(shù)下的微動磨損行為,并將PCVD TiN/TiN+Si/TiN多層膜和PⅢ&D TiN/Ti復(fù)合涂層做了微動磨損行為對比研究。取得的研究結(jié)果如下: (1)PCVD TiN/TiN+Si/TiN多層膜在不同溫度下微動運(yùn)行均遵從微動圖理論。多層膜微動區(qū)域由部分滑移區(qū)、混合區(qū)和滑移區(qū)組成。部分滑移區(qū),
4、溫度變化對摩擦系數(shù)影響不大;滑移區(qū),不同溫度下摩擦系數(shù)變化趨勢不同,200℃時摩擦系數(shù)比25℃和400℃時高。磨損量隨著溫度升高而增大。25℃和200℃時多層膜磨損機(jī)制主要為磨粒磨損和剝層,400℃時磨損機(jī)制主要表現(xiàn)為剝層和氧化磨損。 (2)溫度對TiAlZr鈦合金基材微動磨損有重要的影響。微動處于部分滑移區(qū)時,磨損輕微;處于混合區(qū)時,室溫和400℃時為粘著磨損與磨粒磨損并存,200℃時以粘著磨損為主;處于滑移區(qū),25℃時以磨粒
5、磨損和剝層機(jī)制為主,200℃時以氧化磨損為主,存在剝層和磨粒磨損,400℃時以剝層為主。在室溫(25℃)至400℃范圍內(nèi),微動初期和穩(wěn)定階段TiN/TiN+Si/TiN多層膜的摩擦系數(shù)比TiAlZr鈦合金基體低,磨損體積也比TiAlZr鈦合金基體明顯降低; TiN/TiN+Si/TiN多層膜可以顯著提高TiAlZr鈦合金的抗微動磨損性能。 (3)在室溫(25℃)和高溫條件下,PCVD TiN/TiN+Si/TiN多層膜在
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