鈦合金因其高強度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能,廣泛應用于航空航天和生物醫(yī)學等領域,但鈦合金的塑性高、硬度低、耐磨性差、對微動磨損敏感等缺點限制了其在苛刻條件下的應用。表面織構技術和良好的潤滑介質在提升對磨副摩擦磨損性能方面有較好的效果,為增強鈦合金的摩擦學特性,本文進行了表面織構及固-液潤滑材料改善鈦合金表面摩擦性能的研究。首先,利用激光加工技術在TC4鈦合金表面構造不同直徑和排列密度的凹坑圖案,探討不同激光打標參數對織構表面形貌及深度的影響,并根據織構表面的表征結果對工藝參數進行優(yōu)化,得到鈦合金表面凹坑型織構的最優(yōu)加工工藝。其次,對不同織構密度和凹坑直徑的TC4鈦合金表面進行線性往復式的干摩擦實驗。結果表明,織構密度為8.7%和凹坑直徑為200μm的織構形式具有最優(yōu)的減摩抗磨效果,這是由于凹坑可容納磨屑,減少第三體磨損;利用ANSYS Workbench對織構表面摩擦過程的有限元仿真表明,較大的織構密度導致接觸面局部接觸應力過大,磨損加劇,仿真結果與試驗結果基本吻合。再次,選取典型表面織構的TC4鈦合金分別進行10W40以及全氟聚醚PFPE兩種潤滑油條件下的摩擦性能研究。結果表明,在1... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈦合金的典型產品

圖 1-2 不同表面織構形式[19]Figure 1-2 Different surface texture forms[19]2 表面織構的研究現狀在 1950 年，Salama 等[20]通過一系列實驗研究了軸承表面的微粗糙度對其性能。之后有更多研究者對摩擦表面的細微結構進行研究，其中在20世紀60年代，Ham21]在材料表面加工出了微細結構，其在油潤滑下的摩擦實驗結果表明，表面微結壓潤滑性能有較為明顯的改善。20 世紀末，Jiaa 等[22]在鋁材表面進行微孔以及微構，研究不同織構導致的表面粗糙度的增加對潤滑狀態(tài)的影響，結果發(fā)現相對于糙度的表面，織構表面摩擦系數降低了約 60%~70%。Andersson 等[23]在 2007 年激光微細加工處理表面與光滑表面的摩擦實驗對比，結果表明，與未織構表面相坑織構表面顯著減小了摩擦副的摩擦系數和磨損率。近年來，微織構的減摩抗磨理論發(fā)展得越來越成熟，表面微織構技術也在各個

圖 1-3 表面織構活塞環(huán)[27]Figure 1-3 Surface textured piston ring[27]構的加工方法對摩擦學性能改善機理的研究越來越成熟的同時，微織流的織構工藝包含機械劃刻、電火花加工、表面噴丸和用機械設備對金屬表面直接進行接觸式加工的方法，一但這種方法可能會破壞表面結構，特別是對于高脆性的適用范圍不廣。電火花加工是將工具電極與工件電極置電作用擊穿工作液，產生瞬間的高熱能，從而材料表面部分材料被去除，達到成型出表面圖案的目的。電火花加工非導電材料。表面噴丸是指把高硬度的彈丸狀材料于冷加工，加工過程方便快捷但精度較差。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于有限元摩擦功計算的鋼軌磨耗預測方法[J]. 張軍,劉佳歡,王雪萍,馬賀.  機械工程學報. 2019(14)
[2]新型生物醫(yī)用鈦合金的設計及應用進展[J]. 麻西群,于振濤,牛金龍,余森,劉少輝,賀新杰.  有色金屬材料與工程. 2018(06)
[3]全合成機油潤滑下熱氧化改性TC4鈦合金的摩擦學行為[J]. 曹磊,孫航,萬勇,楊淑燕,徐鐵偉.  摩擦學學報. 2019(01)
[4]鈦及鈦合金表面增強技術的研究進展[J]. 王飛,張超,周隱玉,李凱.  熱加工工藝. 2017(18)
[5]激光表面織構形狀參數對鈦合金摩擦學性能的影響[J]. 王明政,王成彪,康嘉杰,朱麗娜,岳文,付志強.  中國表面工程. 2017(04)
[6]激光表面織構對45鋼干摩擦性能的影響[J]. 常秋英,齊燁,王斌,喬姣飛.  機械工程學報. 2017(03)
[7]高平均功率固體激光器研究進展[J]. 甘啟俊,姜本學,張攀德,姜益光,陳水林,張龍.  激光與光電子學進展. 2017(01)
[8]考慮表面張力影響的表面織構最優(yōu)參數分析[J]. 陳平,李俊玲,邵天敏,項欣,劉光磊.  機械工程學報. 2016(19)
[9]環(huán)境真空度對不同含氟基礎油摩擦學性能的影響[J]. 黃志洋,張建榮,楊鶴,彭茜.  石油煉制與化工. 2015(12)
[10]鈦合金在航空航天及武器裝備領域的應用與發(fā)展[J]. 劉全明,張朝暉,劉世鋒,楊海瑛.  鋼鐵研究學報. 2015(03)



本文編號：3544795