界面效应对钛合金摩擦学性能的影响

发布时间：2017-04-11 05:05

  本文关键词：界面效应对钛合金摩擦学性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钛合金密度小,比强度高,疲劳抗力高,特别是在海洋气氛中具有良好的抗腐蚀能力,被广泛应用于海洋工程、航空航天、军事工业等领域。然而,钛合金存在着摩擦系数高,对粘着磨损和微动磨损非常敏感,耐磨性差,严重影响其结构的安全性和可靠性,极大地限制了钛合金的应用。本文旨在通过改变钛合金的界面效应包括表面形貌和表面润湿性探讨微结构的形貌和表面润湿性对摩擦学性能的影响。本文为提高钛合金的摩擦学性能提供新的方法和技术支持。主要研究内容和结果如下：1.低表面能修饰光滑Ti6A14 V合金表面制备出符合Wenzel模型的疏水表面,涂覆SiO2制备出符合Cassie模型的疏水表面。涂覆Si02改变了水滴与表面的接触方式其接触角为140.6°,滚动角为56.5°。2.经激光加工微结构和低表面能修饰相结合,制备出符合Wenzel状态的疏水Ti6A14V表面,涂覆Si02得到符合Cassie状态的超疏水Ti6A14V表面。且比光滑表面具有更大的接触角和更小的滚动角。微结构间距为100μm的表面接触角大于300μm的,网格微结构表面的接触角大于点阵的。网格的最大接触角可达158.4°,滚动角只有3.6°。3.光滑Ti6A14V合金表面的摩擦学性能测试表明,随表面疏水性能的增强,试样的摩擦系数减小,磨痕深度变浅。在50 mN载荷下,符合Cassie模型或Wenzel模型的表面均可显著减小摩擦系数,但在5 N载荷下,这种作用减弱。表面涂覆Si02的比磨损率比空白样减小了7.69%,表面未涂覆SiO2的比磨损率比空白样减小了3.08%。4.激光加工表面的摩擦学性能测试表明,在50 mN载荷下,表面未涂覆SiO2的摩擦系数为空白样的0.6倍左右,而表面涂覆SiO2的摩擦系数仅为空白样的0.5倍左右。网格的摩擦系数为点阵的0.8倍左右。在5N载荷条件下,表面涂覆SiO2的网格和点阵的比磨损率相比空白样分别降低了53.8%和32.3%。但对摩擦系数的影响并不显著,涂覆SiO2有助于减小摩擦系数曲线的波动性。5.在低速下,符合Cassie模型或Wenzel模型的表面可显著提高摩擦学性能,但在高速下,这种作用减弱。间距越大速度对摩擦学性能的影响越大,且涂覆Si02的网格的摩擦学性能受速度的影响小于点阵的。
【关键词】：钛合金 微结构 琉水表面 超疏水表面 摩擦学性能
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.23
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 论文研究背景11-20
• 1.1.1 钛合金在航空航天领域的应用11-12
• 1.1.2 钛合金在海洋工程上的应用12-14
• 1.1.3 钛合金应用中常见的摩擦学问题14
• 1.1.4 摩擦学性能与界面效应14-20
• 1.2 论文研究内容和意义20-21
• 1.2.1 研究内容20
• 1.2.2 研究意义20-21
• 第二章 实验仪器和实验方法21-25
• 2.1 实验材料与试剂21-22
• 2.2 实验方法22-23
• 2.2.1 表面微结构激光加工22
• 2.2.2 超疏水表面的制备22-23
• 2.3 实验设备23-25
• 第三章 具有不同表面形貌和润湿性的钛合金表面制备25-34
• 3.1 表面形貌25-29
• 3.2 表面润湿性29-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 未经激光加工钛合金表面的摩擦学性能34-42
• 4.1 载荷对改性钛合金摩擦学性能的影响34-39
• 4.1.1 改性钛合金在50 mN载荷下的摩擦学性能34-35
• 4.1.2 改性钛合金在5 N载荷下的摩擦学性能35-38
• 4.1.3 作用机理38-39
• 4.2 速度对改性钛合金摩擦学性能的影响39-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第五章 激光加工钛合金表面的摩擦学性能42-57
• 5.1 载荷对改性钛合金摩擦学性能的影响42-53
• 5.1.1 改性钛合金在50 mN载荷下的摩擦学性能42-47
• 5.1.2 改性钛合金在5 N载荷下的摩擦学性能47-53
• 5.2 速度对改性钛合金摩擦学性能的影响53-55
• 5.3 本章小结55-57
• 第六章 结论与展望57-60
• 6.1 结论57-58
• 6.2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 攻读学位期间公开发表论文64-65
• 致谢65

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