TA1钛合金的表面复合强化与磨损行为研究

作者：刘港; 刘静; 代燕; 杨峰; 陈丽^*

来源：表面技术, 2023, 52(10): 171-180.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.10.013

• TA1钛合金
• 机械形变
• WC颗粒增强
• 复合强化层
• 摩擦磨损

目的 针对钛合金硬度低、耐磨性差的问题，利用机械球磨技术在TA1钛合金表面获得复合强化层，研究强化层的组织结构对合金磨损行为的影响。方法 采用行星式机械球磨装置，以WC粉末为增强介质，在0.05 MPa氮气气氛、转速为350 r/min、时间为8 h的条件下，对TA1钛合金进行表面机械变形+固相涂层复合强化处理，利用光学3D轮廓仪、XRD、SEM-EDS、往复式磨损机等对复合强化层的组织结构和耐磨性能进行测试。结果 当表层机械复合强化后，TA1钛合金表面的复合强化层由WC涂层+形变细晶区组成，硬化区厚度为20～40μm，形变细晶区厚度约为30μm。涂层区硬度达到1 100HV0.25，为基材硬度的5倍。在5 N载荷下，摩擦因数为0.2～0.3，并可保持近4 000 s，在10 N载荷下，摩擦因数接近0.2并可保持1 200 s。可将磨损过程分为低摩擦因数区、过渡区和高摩擦因数区3个阶段，且每阶段的磨痕深度、磨损量与摩擦因数具有正相关性。结论 表层机械复合强化可大幅提升TA1钛合金表层的硬度和耐磨性，WC颗粒增强涂层具有较强的减摩效果，其磨损机制主要是磨粒磨损与氧化磨损。这种一步法表面强化技术具有工艺简单、能耗少、涂层选材灵活的优势。

• 单位
  建筑工程学院; 贵州师范大学