內(nèi)生鈦基非晶復(fù)合材料摩擦磨損性能的研究.pdf

1、通過(guò)快速冷卻等方式抑制熔融態(tài)金屬原子的有序排列，可以得到與傳統(tǒng)金屬完全不同的非晶合金。它擁有超高強(qiáng)度和大的彈性極限，同時(shí)兼具強(qiáng)耐蝕性、高耐磨性和優(yōu)異的磁學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)異的性能吸引大量研究者將目光從有序態(tài)物質(zhì)投向無(wú)序結(jié)構(gòu)的非晶體系，帶動(dòng)了非晶態(tài)甚至凝聚態(tài)物理的蓬勃發(fā)展。然而，無(wú)序結(jié)構(gòu)使非晶合金具有超高強(qiáng)度的同時(shí)也兼具了玻璃態(tài)物質(zhì)的室溫脆性，大大限制了它的工程應(yīng)用，非晶合金因此也被稱為金屬玻璃。通過(guò)調(diào)節(jié)成分并采用合適的冷卻工藝，得到的內(nèi)生

2、枝晶增韌非晶基復(fù)合材料同時(shí)擁有了高強(qiáng)度和大韌性的綜合力學(xué)性能，使其擁有更為廣泛的工程應(yīng)用前景。
　　文中，通過(guò)合適的成分配比，采用真空電弧熔煉（銅模吸鑄法）技術(shù)制備得到了三種樹(shù)枝晶體積分?jǐn)?shù)不同的 Ti基內(nèi)生枝晶增韌非晶基復(fù)合材料。重點(diǎn)研究了不同載荷下，Ti42Zr22V14Cu5Be17非晶復(fù)合材料分別在干磨條件下和酸雨環(huán)境中的磨損行為，探究了磨損機(jī)理和酸雨中的腐蝕機(jī)理；進(jìn)一步分析了樹(shù)枝晶體積分?jǐn)?shù)對(duì)材料摩擦磨損性能、顯微硬度以及酸

3、雨中腐蝕性能的影響。研究結(jié)果如下：
　　1.研究發(fā)現(xiàn)，Ti42Zr22V14Cu5Be17非晶復(fù)合材料干磨時(shí)，摩擦系數(shù)的平均值及波動(dòng)幅度均隨著載荷的增大而增大；磨損機(jī)制在低載荷時(shí)主要以磨粒磨損為主伴隨有輕微的粘著磨損，隨著載荷增大粘著磨損逐漸增強(qiáng)；磨痕表面產(chǎn)生明顯的加工硬化，載荷越大加工硬化越明顯。
　　2.酸雨中，摩擦系數(shù)平均值都要高于同載荷干摩擦?xí)r的摩擦系數(shù)；磨損率都超過(guò)了同載荷干磨時(shí)的值；磨損機(jī)制主要是腐蝕磨損，磨痕表

4、面產(chǎn)生大量的分層和剝落現(xiàn)象。
　　3.內(nèi)生枝晶非晶復(fù)合材料在酸雨中的腐蝕主要表現(xiàn)為酸雨中Cl-的點(diǎn)蝕行為，亞穩(wěn)態(tài)的非晶基體更易被腐蝕而樹(shù)枝晶保留下來(lái)。酸雨中點(diǎn)蝕坑的出現(xiàn)加劇了復(fù)合材料的磨損，使磨損率增大。
　　4.研究還發(fā)現(xiàn)，隨著復(fù)合材料中樹(shù)枝晶體積分?jǐn)?shù)增大，材料的顯微硬度降低，磨損率升高，酸雨中的耐腐蝕性能增強(qiáng)。摩擦過(guò)程中，復(fù)合材料同時(shí)發(fā)生非晶基體的軟化和樹(shù)枝晶的硬化行為，摩擦后的加工硬化率與樹(shù)枝晶體積分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)一個(gè)開(kāi)口向下