PDF《纯钛与》

1 XRD patterns of TA2 and Ti6Al7Nb alloys before and after the iron implantation 图1纯钛和Ti6Al7Nb 合金氮离子注入前后表面的XRD 衍射谱(a)TA2 ( b)Ti6Al7Nb Fig.

2 Raman spectra of the specimens at different implanting dosage 图2纯钛和Ti6Al7Nb 合金的拉曼光谱891摩擦学学报第33 卷呈正相关.对比TA2 与Ti6Al7Nb, 后者的两个低频峰位置有微小的右移,而高频峰基本相同,后者的峰强度也较前者稍强.这可能跟不同钛合金材料结合氮原子生成Ti - N 化合物的能力有关.2.

2 扭动微动磨损运行行为TA2 与Ti6Al7Nb 合金离子改性前后的摩擦扭矩-循环次数曲线如图3所示,结果表明基材的扭动微动摩擦扭矩时变曲线可分为4个阶段,即:I-跑合阶段、II - 摩擦扭矩上升阶段、III - 摩擦扭矩峰值阶段、IV - 摩擦扭矩稳定阶段等4个阶段;

图3中,改性前基材的摩擦扭矩较大,稳态扭矩随角位移幅值的增大而增大.在角位移幅值θ=5°[图3(a) ] 时,微动处于混合区,在θ=15°[图3(b) ]时,微动开始进入滑移区,改性后(注 入剂量为1*1017 N + / cm2 ) 时,两者的摩擦扭矩均呈现Ⅰ、 Ⅱ阶段,Ⅲ和 Ⅳ 阶段还未到来,随着离子注入剂量的增加,TA2 与Ti6Al7Nb 合金的扭矩逐渐减小,说明抗磨损性能逐渐提高,注入剂量越高后两阶段延迟到来时间越长.随着角位移幅值的增加,两种材料改性前后的扭矩都变大,对比TA2和Ti6Al7Nb合金,改性后后者的(a)θ = 5° ( b)θ = 5° ( c)θ = 15° ( d)θ = 15° Fig.

3 Friction torque of the TA2 and Ti6Al7Nb alloy and its nitrogen ion implantation surface under different torsional angular displacements 图3TA2 和Ti6Al7Nb 合金离子注入前后在不同扭转角位移下其摩擦扭矩随循环次数变化曲线扭矩相对更小些,说明离子注入对后者的效果更好.由此可知离子注入有效地提高了材料表层的抗摩擦磨损性能.2.

3 磨痕表面损伤分析图4示出了纯钛与Ti6Al7Nb 合金基体与离子注入改性层的扭动微动微观磨损形貌(θ = 15°) . 在大角位移幅值下,两种基体的的扭动微动磨损运行于滑移区,磨损严重,出现大量的磨屑[见图4( b) 和(d) ] 、 大面积的剥落坑群,进而出现大块的材料剥落[见图4( a) 和(e) ] 和显著的塑性流动,剥落的颗粒状的磨粒又对表面产生了犁削作用,生成比较深的犁沟[见 图4(b) ] . Ti6Al7Nb 合金的损伤较纯钛严重.离子注入改性后,磨损变得很轻微,未见到大量剥落和磨屑出现,只在表面产生轻度碾压[见 图4(c~f) ] 、 黏着痕迹和轻微的犁沟[见 图4(c) ] . 可见离子注入改性有效地提高了钛合金的抗扭动微动磨损能力,且注入剂量越大耐磨损性能越好.图5给出了纯钛[图 5(a)与(c) ]和Ti6Al7Nb 合金[图5(b)与(d) ]离子注入氮前后在扭动角位移幅值θ=5°、 15°下的磨痕表面二维轮廓曲线.在991第2期朱永奎,等:纯钛与Ti6Al7Nb 合金氮离子注入层在小牛血清溶液中的扭动微动磨损试验研究(a)Ti6Al7Nb ( b)Ti6Al7Nb ( c)Ti6Al7Nb/

5 *

1017 N + / cm2 ( d)TA2 ( e)TA2 ( f)TA2 /

9 *

1017 N + / cm2 Fig.

4 SEM micrographs of the wear scar of un - treated and ion implantation TA2 and Ti6Al7Nb alloy,θ = 15° 图4TA2 与Ti6Al7Nb 基体与离子注入层的微动磨损微观SEM 形貌(θ=15°) ( a)TA2, θ = 5° ( b)Ti6Al7Nb, θ = 5° ( c)TA2, θ = 15° ( d)Ti6Al7Nb, θ = 15° Fig.

5 Two - dimensional profile of sample surface after torsional wear corrosion test 图5磨痕表面轮廓002摩擦学学报第33 卷大角位移幅值(θ=15°)下,两种金属的基体磨痕轮廓又宽又深,Ti6Al7Nb 合金的........