侯斌斌
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岳文
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杜迎军
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佘丁顺
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杨兴宽
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刘家浚
材料热处理学报
研究了离子渗氮处理工业纯钛TA2与硬质材料对磨的磨损性能.采用球盘摩擦磨损试验机评价摩擦学性能,选取了3种硬度的对磨副材料SiO2、A1203、ZrO2.利用光学显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对渗氮前后TA2的微观组织结构和硬度进行表征,并分析磨痕的表面形貌及元素组成.结果表明,渗氮后TA2表面生成了80 μm厚的TiN、Ti2N和α-Ti(N)硬质相渗氮层,表面硬度由140 HV提高至1260 HV,耐磨性能得到了提高.未处理样品的磨损机制主要是严重的黏着磨损、塑性形变和一定程度的磨粒磨损;渗氮样品的磨损机制主要为磨粒磨损,磨损率随对磨副材料硬度的升高而增大.
关键词:
工业纯钛TA2
,
离子渗氮
,
钛合金钻杆
,
摩擦学性能
佘丁顺
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岳文
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付志强
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王成彪
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申灏
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刘家浚
稀有金属材料与工程
为研究工业纯钛TA2经离子渗氮技术处理后的真空摩擦磨损性能,利用光学显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对渗氮前后材料的微观结构、表面形貌及表面粗糙度、相组成和硬度进行表征.采用真空摩擦磨损试验机对TA2渗氮前后的摩擦磨损性能测试后,使用白光三维形貌仪、扫描电镜及其附带能谱仪分析磨痕的表面形貌及磨痕表面的元素组成.结果表明:离子渗氮后,TA2表面形成的渗氮层主要由TiN、Ti2N和a-Ti(N)等硬质相组成,厚度约为80 μm,且表面HV硬度由1.40 GPa提升至12.60 GPa;离子渗氮处理使TA2在真空环境中的摩擦系数和磨损体积显著降低,从而有效减摩抗磨;然而在大气条件下,渗氮层的形成导致材料的摩擦系数和耐磨性均显著提高;此外,离子渗氮后材料的磨损机制也发生显著改变:在大气条件下,渗氮后样品的磨损机制由原始样品的磨料磨损、塑性形变及轻微粘着磨损共同作用转化为严重塑性形变、粘着磨损和材料转移,而在真空环境中,原始样品表面主要发生了粘着磨损、塑性形变同时伴有轻微的磨料磨损,而渗氮后材料磨损机制则为磨料磨损.
关键词:
工业纯钛TA2
,
离子渗氮
,
组织结构
,
真空摩擦学
,
磨损
