TC4合金在不同摩擦体系中磨损性能的研究

发布时间：2020-03-03 00:13

【摘要】：对TC4合金在TC4/GCr15和TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的磨损行为及磨损特征进行了研究。利用SEM、EDS以及XRD等对合金磨面和剖面形貌、成分及结构进行了观察与分析。结果表明:两种摩擦体系中,在25℃,TC4合金的磨损率均较高,磨损性能很差;在400℃,合金在TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的磨损率远大于TC4/GCr15摩擦体系中的;在600℃,TC4合金的磨损率均较低,且在TC4/GCr15摩擦体系中的磨损率低于TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的。在400和600℃,磨盘材料对合金的磨损率具有不同的影响。磨损率的降低与磨损表面的氧化物数量有关,当磨损表面形成大量氧化物且能稳定存在时,磨损率极低,具有优异的耐磨性。
【图文】：

在25℃，无论在哪种摩擦体系中，磨损表面都呈现为犁沟，粘着的痕迹(图3a，3d)；在400℃，在TC4/GCr15摩擦体系中，磨损表面除了犁沟特征外，开始出现黑色光滑区域(图3b)，而在TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中，磨损表面依然为犁沟和粘着特征(图3e)；在600℃，两种摩擦体系中，磨损表面均出现了黑色光滑区域(图3c，3f)，黑色光滑区域的覆盖率分别约为85%和75%，此光滑区域经EDS分析（图4）可知含有大量的O(42.63%，35.75%，质量分数)，结合上述的XRD分析，可以推测在400和600℃，磨损表面的黑色光滑区域即为摩擦氧化物。图3TC4合金在不同摩擦体系中的磨面形貌Fig.3MorphologiesofwornsurfacesofTC4alloyindifferenttribo-systems:(a)TC4/GCr15,25℃,150N;(b)TC4/GCr15,400℃,150N;(c)TC4/GCr15,600℃,150N;(d)TC4/W6Mo5Cr4V2,25℃,150N;(e)TC4/W6Mo5Cr4V2,400℃,150N;and(f)TC4/W6Mo5Cr4V2,600℃,150Nabcdef100μm

图6为TC4合金在相同工况条件不同摩擦体系中磨面至心部的硬度分布。在TC4/GCr15摩擦体系中，在25℃，，磨损表面第一点HV硬度约为4080MPa，较基材原始硬度有所增加，此硬度来源于基材的塑性变形层，往里硬度略微下降，此后硬度变化不大，为基材的原始硬度；在400和600℃，磨损表面一定深度内的硬度较基材均有大幅度地提高，约为8550~10010MPa，此为表层摩擦层的硬度，且在600℃时，高硬度层的深度约为80μm，这和上述的磨损剖面形貌是相吻合的（图5c）。在TC4/W6Mo5Cr4V2摩擦体系中，在25和400℃，磨损表面的硬度大致图5TC4合金在不同摩擦体系中的剖面形貌Fig.5Cross-sectionmorphologiesofwornsurfacesofTC4alloyindifferenttribo-systems:(a)TC4/GCr15,25℃,150N;(b)TC4/GCr15,400℃,150N;(c)TC4/GCr15,600℃,150N;(d)TC4/W6Mo5Cr4V2,25℃,150N;(e)TC4/W6Mo5Cr4V2,400℃,150N;and(f)TC4/W6Mo5Cr4V2,600℃,150Nabcdef10μm12345678910aElement/%OK42.63AlK1.82TiK40.55FeK14.99Totals100.00OTiFeAlFeFeTiTiIntesntyia/.u.012345678910bElement/%OK35.75AlK2.76TiK56.31FeK5.18Totals100.00TiOAlFeTiTiIntenstyia/.u.Energy/keV

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