MoS2Ti复合薄膜对Ti811合金高温摩擦磨损性能及微动疲劳行为的影响(论).pdfVIP

3 第28卷第3期 摩擦学学报 Vol28．No 2008年5月 TRIBOLOGY May，2008 性能及微动疲劳行为的影响 张晓化1，刘道新1，高广睿1，唐长斌1，唐宾2 摘要：利用非平衡磁控溅射方法在Ti811合金表面制备MoS：／Ti复合薄膜，研究薄膜的成分、膜一基结合强度和显微硬 1合金基材在350℃中的摩擦磨损性能和微动疲劳性能的影响．结果表明：利用非平 度，以及MoS：／w复合薄膜对Ti81 衡磁控溅射技术可以获得致密度高、晶粒细化、孔隙率低和膜一基结合强度高的MoS：／Ti复合薄膜；MoS：／Ti复合薄膜 对Ti811合金表面具有良好的减摩润滑作用，能够显著改善Ti811合金在350℃下的摩擦磨损性能和微动疲劳性能； 经喷丸强化处理后再进行非平衡磁控溅射MoS：／Ti复合薄膜，可以使Ti811合金在350℃下的耐微动疲劳性能优于 MoS：／Ti薄膜，但不及喷丸强化处理的结果．这是由于非平衡磁控溅射工艺过程降低了喷丸强化层的残余压应力． 关键词：钛合金；非平衡磁控溅射；复合薄膜；摩擦磨损性能；微动疲劳；高温 中图分类号：THll7．3 文献标识码：A 钛合金具有耐腐蚀、耐热及比强度高等特点，在 合薄膜高温摩擦磨损行为的报道还不多见，同时在 航空和航天等领域得到广泛应用¨2J．然而，钛合金 压气机高温工况环境条件下，MoS：／金属复合薄膜 的耐磨性较差，对微动疲劳(FF)损伤十分敏感，从对钛合金FF性能的影响尚不明确．基于此，本文作 o．FF 而影响了其在微动疲劳工况下的安全使用’4 损伤是材料表面摩擦磨损与疲劳载荷共同作用的结 Ti811合金的高温摩擦磨损性能及FF性能的影响， 果．国内外有关利用表面涂镀层和改性技术提高钛 以期为MoS：／Ti薄膜与sP复合协同以提高钛合金 合金的FF性能的研究较多”以J，其中喷丸强化 FF性能的可行性提供实验依据． (SP)技术为有效方法之一．在航空发动机压气机的 1 实验部分 高温工况条件下，SP层的残余压应力会发生松弛而 导致其效果降低一’10』，采用SP和表面涂镀层复合技 1．1试验材料 1 术可以提高钛合金的高温FF性能，其中硬膜层会 mm的Ti81 微动疲劳试样和微动桥均由4,16 影响钛合金基材的疲劳性能，软的减摩金属膜层将 合金棒材制备，Ti811为近a型钛合金，其化学成分 导致钛合金变脆【11’12 J，而单纯MoS：膜层的环境适 应性差，且耐磨寿命较低． 非平衡磁控溅射(UBMS)技术是通过磁场的非 平衡分布，使待镀试样表面等离子体密度显著提高， 保温1h，空冷+580oC保温8h，空冷．合金组织为 所制备的膜层致密度高、晶粒细化且孔隙率低，可以 MPa， 等轴a+晶间口，其常温力学性能为叽=931 显著增强膜一基结合强度．为了提高MoS：膜层的承 Gro2=890MPa，6=23％，哕=46％． 载能力和环境适应性能，在MoS，中添加Au、Ni、Pb、1．2薄膜制备 Ti、Ta、Cr及ce等制备MoS：／金属复合膜层已成为 研究热点¨n16 磁控