Ti-6Al-4V鈦合金微動磨損中微裂紋的研究.pdf

1、Ti-6Al-4V鈦合金是鈦合金中發(fā)現(xiàn)最早、用量最大、性能數(shù)據(jù)最為成熟的老牌鈦合金，被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤及葉片。由于鈦合金耐磨性能差，實(shí)際工程應(yīng)用中經(jīng)常發(fā)生各種形式的微動磨損，制約著產(chǎn)品的使用性能，因此本文對鈦合金的微動磨損展開了研究，主要內(nèi)容如下：
　　（1）采用SRV試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行Ti-6Al-4V鈦合金與摩擦副GCr15軸承鋼的微動磨損試驗(yàn)，試驗(yàn)共進(jìn)行了三組，試驗(yàn)Ⅰ與試驗(yàn)Ⅱ是空氣中進(jìn)行的相同頻率不同載荷、不同位

2、移的干微動磨損試驗(yàn)，試驗(yàn)Ⅲ是在腐蝕介質(zhì)（3.5%NaCl溶液）中進(jìn)行的與試驗(yàn)Ⅱ同試驗(yàn)參數(shù)的腐蝕微動磨損試驗(yàn)。通過分析試驗(yàn)的摩擦系數(shù)曲線、表面磨損形貌和磨損剖面形貌，重點(diǎn)研究了Ti-6Al-4V鈦合金微動磨損中微裂紋的萌生與擴(kuò)展并探討了微動磨損的主要磨損機(jī)理。
　?。?）摩擦系數(shù)的變化表征著微動磨損過程的變化。對三組試驗(yàn)的摩擦系數(shù)曲線進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)三組試驗(yàn)的摩擦系數(shù)曲線都呈階段性變化，都可分為磨合期、粘著磨損期和穩(wěn)定期三個階段。不同階

3、段的微動磨損行為各不相同，分別表現(xiàn)為：試驗(yàn)Ⅰ在微動磨損過程中受強(qiáng)粘著作用的影響，試驗(yàn)Ⅱ在微動磨損過程中產(chǎn)生大量的磨屑，試驗(yàn)Ⅲ在微動磨損過程中受腐蝕和磨損的共同作用。
　?。?）試驗(yàn)Ⅰ與試驗(yàn)Ⅱ、試驗(yàn)Ⅱ與試驗(yàn)Ⅲ的摩擦系數(shù)曲線進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)強(qiáng)的粘著作用加劇接觸面間的磨損，磨屑經(jīng)碎化氧化后對接觸面間的磨損起減緩作用，腐蝕介質(zhì)NaCl溶液在微動磨損中起很好的潤滑作用。
　?。?）用JSM6700F場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀看剖面形貌，對

4、三組試驗(yàn)的剖面形貌SEM圖進(jìn)行分析，由試驗(yàn)Ⅰ、試驗(yàn)Ⅱ的剖面形貌SEM圖發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)Ⅰ、試驗(yàn)Ⅱ的微動磨損區(qū)都可分為磨屑層、亞表面層和摩擦轉(zhuǎn)化層(TTS)，磨屑層中都可見"Z"型微裂紋，亞表面層中出現(xiàn)平行于表面或者垂直于表面的微裂紋，試驗(yàn)Ⅱ的TTS中出現(xiàn)與亞表面呈一定角度的微裂紋。由試驗(yàn)Ⅰ、試驗(yàn)Ⅱ的剖面形貌SEM對比圖發(fā)現(xiàn)TTS具有高硬度、高脆性的特點(diǎn)，一旦出現(xiàn)裂紋，裂紋擴(kuò)展速率很快，迅速擴(kuò)展。TTS的形成受載荷、位移兩個微動磨損參數(shù)的影響。由