ZrN改性层对TA18钛合金摩擦磨损性能的影响

• 作者: 许肖 梁文萍 缪强 刘阳阳 易锦伟 史伟伟 左士伟
• 来源期刊: 表面技术
• 关键词: TA18 ZrN改性层 微观形貌 力学性能 摩擦行为 磨损机理
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 摩擦磨损与润滑|Friction, Wear and Lubrication
• 页码范围: 133-140
• 页数: 8页
• 分类号: TG156.8|TH117
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.05.014

摘要

目的 提高钛合金的耐磨性能,拓宽其应用范围.方法 采用双辉等离子渗金属技术在TA18(Ti-3Al-2.5V)钛合金表面制备ZrN改性层.采用GIXRD、SEM、EDS等分析改性层的相结构、微观形貌以及成分分布.采用粗糙度测试仪和纳米压痕仪测定改性层的表面粗糙度、纳米硬度和弹性模量.采用球-盘磨损试验机探究TA18基体和ZrN改性层在不同载荷下的摩擦学性能.结果 改性层表面组织致密均匀,呈现出"岛状"特点,无明显孔洞、裂纹等缺陷,粗糙度略微增加,物相组成为ZrN、ZrO2、TiN0.3三相共存,具有明显的ZrN(111)择优取向.改性层总厚度约为10μm,包含3μm的ZrN层、4μm的Zr沉积层以及3μm的Zr扩散层.纳米硬度和弹性模量分别为21.03 GPa和258 GPa,相比于基体,分别提高了4.34倍和0.87倍.结论 TA18基体在3种不同的载荷下磨损严重,磨痕表面存在大量的犁沟,并伴有明显的粘着特征,其磨损机理为典型的磨粒磨损和粘着磨损.ZrN改性层在低载荷下(330 g)发生轻微的磨粒磨损,中载(530 g)及高载(730 g)下磨痕区域出现了明显O元素聚集现象和少量的粘着特征,其磨损机理主要为氧化磨损和粘着磨损,不同载荷下ZrN改性层磨损区域均无明显剥落.