鋁合金和鈦合金在雨水-海水環(huán)境下的腐蝕與磨損交互作用研究.pdf

1、輕質(zhì)高強合金廣泛用于航空、航海等領(lǐng)域，在雨水和海水等腐蝕介質(zhì)中，材料的摩擦磨損和疲勞行為對結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、壽命和可靠性有很大影響。鈦合金和鋁合金是常用的輕質(zhì)合金，其耐磨性較差，故本文同時研究了這兩種合金表面改性前后的腐蝕磨損特性。 首先研究了TC11和LY12微弧氧化膜的相組成、表面形貌、厚度和硬度梯度。然后以440C不銹鋼為對磨球，采用球-面接觸方式、300μm的振幅，分別研究了TC11和LY12及其微弧氧化膜在空氣、純水、雨

2、水和海水中的微動腐蝕磨損行為。用動電位掃描法研究了材料腐蝕磨損前后的電化學(xué)行為，用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察了磨屑和磨痕形貌，用能量色散譜（EDS）測試微區(qū)元素分布，用X射線光電子譜（XPS）檢測了磨痕區(qū)的元素價態(tài)，用非接觸式表面形貌儀觀察了磨痕的三維形貌、測定了穿過磨痕中心處的截面輪廓和磨損體積損失，研究了載荷、頻率以及介質(zhì)對摩擦系數(shù)和磨損量的影響。 結(jié)果表明，4種材料在空氣中的摩擦系數(shù)和磨損量均遠遠高于在3種水溶液介質(zhì)中的

3、摩擦系數(shù)和磨損量，且空氣中的磨損機制以氧化磨損和粘著磨損為主，明顯不同于水介質(zhì)中。因此，本文以純水作為參比介質(zhì)研究鋁合金和鈦合金在雨水和海水中的腐蝕磨損特性及交互作用，并得到以下結(jié)論： 對鋁合金LY12，雨水和海水形成的潤滑膜均降低了其摩擦系數(shù)，介質(zhì)中Cl-對磨痕表面的侵蝕使其磨損率增加，磨損率依次為：純水中<雨水中<海水中，腐蝕磨損為正交互作用。 對鈦合金TC11，2種介質(zhì)中形成的潤滑膜也明顯降低了其摩擦系數(shù)，但腐蝕磨

4、損特性隨介質(zhì)和摩擦條件的不同而異：雨水中的微動腐蝕為輕微的正交互作用，海水中則為負交互作用。進一步的實驗表明，微動腐蝕過程中，海水中的這種負交互作用隨著頻率的增加和時間的延長而逐漸變?nèi)?；隨著振幅的大幅度增加，則由微動過程中的負交互逐步過渡到毫米級滑動過程中的正交互作用，體現(xiàn)了頻率、時間、振幅對腐蝕磨損的促進效應(yīng)。 LY12和TC11經(jīng)微弧氧化處理后，在四種介質(zhì)中的耐磨性得到不同程度的提高，尤其是LY12，其微弧氧化膜在海水中的耐