ZrN改性层对TA18钛合金摩擦磨损性能的影响

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.

关键词：TA18、ZrN改性层、微观形貌、力学性能、摩擦行为、磨损机理

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分类号：TG156.8;TH117(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金51874185

在线出版日期：2021-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：133-140