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)現最早、用量最大、性能數據最為成熟的老牌鈦合金，被廣泛應用于航空發(fā)動機的風扇、壓氣機盤及葉片。由于鈦合金耐磨性能差，實際工程應用中經常發(fā)生各種形式的微動磨損，制約著產品的使用性能，因此本文對鈦合金的微動磨損展開了研究，主要內容如下：
　?。?）采用SRV試驗機進行Ti-6Al-4V鈦合金與摩擦副GCr15軸承鋼的微動磨損試驗，試驗共進行了三組，試驗Ⅰ與試驗Ⅱ是空氣中進行的相同頻率不同載荷、不同位

2、移的干微動磨損試驗，試驗Ⅲ是在腐蝕介質（3.5%NaCl溶液）中進行的與試驗Ⅱ同試驗參數的腐蝕微動磨損試驗。通過分析試驗的摩擦系數曲線、表面磨損形貌和磨損剖面形貌，重點研究了Ti-6Al-4V鈦合金微動磨損中微裂紋的萌生與擴展并探討了微動磨損的主要磨損機理。
　?。?）摩擦系數的變化表征著微動磨損過程的變化。對三組試驗的摩擦系數曲線進行分析發(fā)現三組試驗的摩擦系數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，分別表現為：試驗Ⅰ在微動磨損過程中受強粘著作用的影響，試驗Ⅱ在微動磨損過程中產生大量的磨屑，試驗Ⅲ在微動磨損過程中受腐蝕和磨損的共同作用。
　?。?）試驗Ⅰ與試驗Ⅱ、試驗Ⅱ與試驗Ⅲ的摩擦系數曲線進行對比分析發(fā)現強的粘著作用加劇接觸面間的磨損，磨屑經碎化氧化后對接觸面間的磨損起減緩作用，腐蝕介質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、三組試驗的剖面形貌SEM圖進行分析，由試驗Ⅰ、試驗Ⅱ的剖面形貌SEM圖發(fā)現試驗Ⅰ、試驗Ⅱ的微動磨損區(qū)都可分為磨屑層、亞表面層和摩擦轉化層(TTS)，磨屑層中都可見"Z"型微裂紋，亞表面層中出現平行于表面或者垂直于表面的微裂紋，試驗Ⅱ的TTS中出現與亞表面呈一定角度的微裂紋。由試驗Ⅰ、試驗Ⅱ的剖面形貌SEM對比圖發(fā)現TTS具有高硬度、高脆性的特點，一旦出現裂紋，裂紋擴展速率很快，迅速擴展。TTS的形成受載荷、位移兩個微動磨損參數的影響。由