純鈦表面等離子Ni合金化工藝及摩擦磨損性能研究.pdf

1、鈦及鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等優(yōu)良特性，在航空航天、汽車、生物醫(yī)學(xué)等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但鈦合金硬度低，導(dǎo)熱性差，摩擦中易發(fā)生粘著磨損和微動(dòng)損傷，這些問題使其在實(shí)際應(yīng)用中受到較大的限制。為改善純鈦的摩擦學(xué)性能，本文采用等離子表面合金化技術(shù)在純鈦表面滲入鎳元素，形成含鎳合金層。
　　 研究表明純鈦中加入鎳可以有效地提高機(jī)械強(qiáng)度，增強(qiáng)其耐磨性。近等原子比TiNi合金本身具有良好的韌性、延展性及耐磨性，而且在

2、富Ti的TiNi合金的固溶過程中會(huì)析出Ti2Ni相，包含有析出相Ti2Ni的TiNi合金具有更好的耐磨性。
　　 本文研究了純鈦表面等離子Ni合金化的工藝參數(shù)并分析了典型工藝下的合金層成分、組織、物相結(jié)構(gòu)及硬度。采用球盤磨損實(shí)驗(yàn)研究分析了典型工藝下Ni合金化試樣的滑動(dòng)干摩擦磨損性能，同時(shí)對(duì)比分析了不同工藝下Ni合金化試樣的磨損性能。采用德國(guó)油脂公司(optimol)產(chǎn)的SRV-IV微振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)典型工藝下Ni合金化試樣的

3、微動(dòng)磨損性能進(jìn)行了測(cè)試分析，并對(duì)比研究了不同載荷、不同頻率及不同位移幅值對(duì)Ni合金化試樣磨損性能的影響。針對(duì)這兩種磨損試驗(yàn)，分別探討了相應(yīng)的磨損機(jī)理。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 1.純鈦表面等離子Ni合金化的典型工藝為：源極電壓：600-800V，陰極電壓：450-550V，工作氣壓：35Pa，保溫溫度：810℃，保溫時(shí)間：3h，極間距：18mm。
　　 2.典型工藝下制備的Ti-Ni合金層均勻致密，厚度約為3

4、0μm，表面Ni含量最高值可達(dá)43％，穩(wěn)定之后含量平均值約為30％；XRD分析合金層主要由TiNi、Ti2Ni、Ti相組成；合金層表面最高硬度值約為570HV，比基體提高近1倍；合金層成分呈梯度變化趨勢(shì)。
　　 3.采用典型工藝制備的Ni合金化試樣的干滑動(dòng)摩擦磨損性能最優(yōu)。與純鈦基體相比，Ni合金化試樣的摩擦系數(shù)降低，耐磨性提高，磨損機(jī)制主要表現(xiàn)為粘著磨損，而基體的磨損機(jī)制主要為磨粒磨損，伴有一定量的粘著磨損和氧化磨損。