TC11合金GCr15钢摩擦副的干滑动磨损行为.PDFVIP

第 44 卷 第 6 期 稀有金属材料与工程 Vol.44, No.6 2015 年 6 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING June 2015 TC11 合金/GCr15 钢摩擦副的干滑动磨损行为 陈康敏，张秋阳，李新星，王 兰，王树奇 (江苏大学，江苏 镇江 212013) 摘 要：在高温磨损试验机上进行 TC11 合金与 GCr15 钢在 25 和 600 ℃的干滑动磨损实验。研究摩擦副（钛合金与 对摩钢）的磨损行为，并探讨磨损机制。结果表明：在 25 ℃时, TC11 合金具有极高的磨损率并随着载荷快速增加，而 GCr15 钢的磨损率则随载荷提高略有增加，且处于较低值。在高温 600 ℃时，TC11 合金和 GCr15 钢均表现为随着载荷 增加，磨损率变化较小的趋势，且处于极低的值。研究发现高温下摩擦氧化物的形成导致了 TC11 合金和 GCr15 钢极 低的磨损率。可以认为，在高温下 TC11 合金与 GCr15 钢是一种理想的摩擦副。 关键词：摩擦副；TC11 合金；GCr15 钢；磨损行为；磨损机制 中图法分类号：TH117.1 文献标识码：A 文章编号：1002- 185X(2015)06- 1531-05 钛合金由于具有低密度、高的比强度和好的耐蚀 合金加工成圆柱，其尺寸为Ф6 mm×12 mm 。其热处理 性等众多优异性能而被广泛用于航空、航天、化工等 采用固溶时效处理，加热到955 ℃，保温2 h ，然后在 工业领域[1-4] 。然而，钛合金普遍被报道具有极差的耐 540 ℃保温4 h ，空冷。显微组织为等轴的α+β，硬度 磨性[5-8] ，因此，其在摩擦工况下难以直接使用，常常 约为36 HRC 。GCr15 钢加工成盘，其尺寸为 Ф70 通过表面处理的方法来提高其耐磨性[9- 14] 。目前，针 mm×10 mm 。热处理工艺为：加热到850 ℃油冷，600 ℃ 对钛合金的摩擦磨损研究极其有限，现有的研究多数 回火2 h ，硬度为38~40 HRC 。 是针对该合金室温下的摩擦磨损研究[5-8] ，而对于该合 实验设备为 MG-2000 型高温高速摩擦磨损试验 金的高温磨损研究极少[15,16] 。在实际应用中，钛合金 机。磨损试验在大气环境中进行，磨损试验参数为： 往往大量用于高温环境下。TC11 合金是一种典型的双 环境温度 25, 600 ℃；载荷 50, 100, 150, 200 和 250 N ； 相(α+β)高强度钛合金，已广泛用于航空发动机部件， 滑动速度 1 m/s；滑动距离 1.2×103 m 。试验前，销和 [17] # # # # 其能在 500 ℃左右的高温下长期工作 。因此，了解 盘的接触面分别用 180 、320 、500 和 600 碳化硅砂 TC11 合金的高温磨损行为及磨损机制是十分必要的。 纸依次磨平备用。磨损实验前后，试样用丙酮超声波 然而，迄今为止，尚未见对 TC11 合金的高温磨损研 清洗，吹干，然后用感量为 0.01 mg 的分析天平称重。 3 究报道。姚小飞等对 TC4 合金的磨损研究表明， TC4 利用钛合金密度4.5 g/cm 将所得的质量损失转化为体 合金的磨损率随温度的增加而显著降低[15] 。