Ti6A14V表面激光织构化及其干摩擦特性研究
微凸起织构化PDMS表面静摩擦特性研究
微凸起织构化PDMS表面静摩擦特性研究贾洪铎;于海武;唐火红;李德宝;李蓉【摘要】为研究微凸起织构对聚二甲基硅氧烷（PDM S ）弹性体材料表面静摩擦特性的影响，文章分别设计了圆柱形、六边形、密封六边形裙边结构和非密封六边形裙边结构4种类型的微凸起表面织构，并进行静摩擦实验研究。
结果表明：相同的实验载荷下，同一试样在干燥条件下所获得的静摩擦力大于湿润条件下的静摩擦力；无论干燥与湿润，相同类型的织构化表面所产生的静摩擦力均随表面微凸起面积率的增大而增大；与圆柱形及六边形织构化试样相比，具有密封六边形裙边结构和非密封六边形裙边结构的织构化试样，其静摩擦力随表面微凸起面积率的变化更加剧烈，表现出表面微凸起面积率的微小增加将导致静摩擦力的大幅增加。
%To study the influence of micro‐convex surface texture on static friction performances of polydimeth‐ylsiloxane(PDMS) surface ,four micro‐convex textures were selected ,including cylindrical structure ,hexa‐gonal structure ,sealed hexagonal skirt structure and unsealed hexagonal skirt structure ,and the tests were carried out .The results show that at the same test load ,the static friction of a fixed sample obtained under dry conditions is greater than that under wet conditions ;the static frictionin creases with the increase of micro‐convex density under both dry and wet conditions for the same type samples ;compared with the samples with cylindrical and hexagonal micro‐convex texture ,the static friction obtained by the samples with sealed hexa‐gonal skirt structure and unsealed hexagonal skirt structure increases with the micro‐convex densitymore ob‐viously ,which means that a small density increment can result in a great static friction increment .【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(039)012【总页数】5页(P1614-1618)【关键词】弹性体微织构化表面;静摩擦力;微凸起形状;微凸起尺寸参数;润滑条件【作者】贾洪铎;于海武;唐火红;李德宝;李蓉【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009;中国科学院合肥物质科学研究院，江苏常州 213164;合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009;中国科学院合肥物质科学研究院，江苏常州 213164【正文语种】中文【中图分类】TH117.1随着弹性体材料在社会各行各业中日益广泛的应用,该材料的摩擦学问题变得越发重要,如汽车轮胎的纹理分析[1]、手动剃须刀润滑框设计[2]等,都与弹性体材料的摩擦学问题相关。
激光微造型表面固体润滑性能研究
激光诱导Ti-6Al-4V钛合金表面着色研究
关键 词 ： 激 光着色 ； 钛合 金 氧化 膜 ； 干 涉
中图分类 号 ： Ｔ Ｎ ２ ４ ９ 文献标 识 码 ： Ａ ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ． ５ ０ ７ ８ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ６ ． ０ ０ ５
第４ ７卷 第 ６期
２ ０ １ ７年 ６月
激 光 与 红 外
ＬＡＳＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ １ ． ４７． Ｎｏ ． ６
Ｊ ｕ ｎ ｅ ， ２ ０１ ７
文章编号： １ ０ ０ １ — ５ ０ ７ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ － ０ ６ ７ ４ － ０ ６
・ 激 光应 用技 术 ・
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ － ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ｌ ｏ ｒ ｍａ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ Ｔｉ － ６ Ａｌ － ４ Ｖ ｔ ｉ ｔ ａ ｎ ｉ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ
Ｌ Ｉ Ｙｕ ｎ ． １ ｏ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ ． ｍｅ ｉ ， Ｗ ＡＮＧ Ａｉ — ｑ ｕ ｎ ， Ｔ ＡＯ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ， （ １ ． Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｈ ｉ ｇ ｈ Ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ Ｃ ｌ ｅ ａ ｎ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ＭＯ Ｅ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ ０ ６ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
三层 结构 模 型 ， 从 反射 率及 颜色 参数 两个 方面 分别对 实 验样本 与理 论模 型 的结果进 行 了对 比 ，
AlCrN涂层表面微纳织构的制备及其摩擦磨损特性研究
AlCrN涂层表面微/纳织构的制备及其摩擦磨损特性研究本文将硬质涂层技术和表面微/纳织构技术两种效应有机结合,提出了微/纳织构化AlCrN涂层表面的设计思路,在研究分析了AlCrN涂层表面微/纳织构制备技术的基础上,采用激光技术在AlCrN涂层表面制备了微米级和纳米级沟槽型织构,系统研究了微/纳织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损特性,阐明了微/纳织构对AlCrN涂层表面摩擦磨损性能的影响,并揭示了其磨损机理。
首先,采用脉冲光纤激光器在AlCrN涂层表面制备了微米级沟槽型织构,分别研究了脉冲功率、扫描速度和扫描次数对微织构深度和宽度的影响,并结合AlCrN涂层的表面特性,优化得到最佳的工艺参数：脉冲功率为12W,扫描速度为200mm/s,扫描一次,并在AlCrN涂层表面制备了深度为3μm,宽度为36μm,不同间距、不同角度的沟槽型微织构。
在分析了飞秒激光加工原理的基础上,采用钛宝石飞秒激光器在AlCrN涂层表面制备了周期性的纳米级沟槽型织构,分别研究了单脉冲能量、扫描速度、扫描间距和扫描次数对纳织构形貌的影响,优化得到最佳的工艺参数：飞秒激光的单脉冲能量为3.5μJ,扫描速度为1000μm/s,扫描间距5μm,扫描次数为1次,并在AlCrN涂层表面制备了深度是200nm,宽度是600nm,面积占有率为100%,50%和25%的三种纳米级沟槽型织构表面。
通过往复式摩擦磨损试验对不同角度、不同间距、不同表面粗糙度的微织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损特性进行了研究分析,系统分析了沟槽型微织构对AlCrN涂层的摩擦磨损性能的影响。
研究表明：微织构能够提高AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能,低载荷、高滑动速度和添加润滑剂的条件下,微织构能够更有效的提高AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能；微织构的形貌对表面摩擦磨损性能有很大的影响,与滑动方向平行的织构角度是最佳的减磨角度,400μm是最佳的微织构间距；降低微织构表面的粗糙度可以有效的提高AlCrN涂层表面的抗磨损能力,未抛光和抛光后微织构表面的摩擦系数相差不多,但是降低微织构表面粗糙度能够减小AlCrN涂层表面磨痕尺寸和减小摩擦球的磨损体积。
钛合金靶材颗粒冲蚀磨损及能量转化特性数值研究
第52卷第8期表面技术2023年8月SURFACE TECHNOLOGY·151·钛合金靶材颗粒冲蚀磨损及能量转化特性数值研究侯燕芳，蔡柳溪，姚佳伟，贺尧，李云（西安交通大学 化学工程与技术学院，西安 710049）摘要：目的解决钛合金材料固体颗粒磨损问题。
方法采用显式动力学有限元分析手段，结合Johnson-cook 材料模型和应变累积失效模型，对多颗粒连续冲击Ti-6Al-4V钛合金靶材的冲蚀特性和能量转化特性进行数值模拟。
结果在颗粒以倾斜角度连续冲击靶材时，最大冲蚀应力呈现一定波动性。
当颗粒在法向连续冲击时，靶材会快速进入稳定冲蚀阶段。
在不同入射角度下，多颗粒连续冲击靶材的最大应力均位于靶材产生材料堆积的位置。
在入射角90°和入射速度130 m/s下，当颗粒尺寸从50 μm增至150 μm时，最大冲击坑深度从3.124 μm增至8.997 μm。
当颗粒尺寸超过100 μm后，由于加工硬化机制的影响，后续颗粒冲击产生的应力比第1次冲击产生的应力降低了30%~60%。
在冲角为30°下，当摩擦因数从0增至0.2时，颗粒动能损失增大了22.69%。
随着入射角度的增加，摩擦因数对颗粒动能损失的影响逐渐减弱。
结论从微观机制上解释了入射角度和颗粒粒径对多颗粒连续冲蚀行为的影响，明确了摩擦因数对颗粒冲蚀过程中能量转化特性的影响。
关键词：钛合金；冲蚀磨损；能量转化；摩擦因数；数值模拟中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)08-0151-10DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.08.010Numerical Study on Particle Erosion and Energy ConversionCharacteristics of Titanium Alloy TargetHOU Yan-fang, CAI Liu-xi, YAO Jia-wei, HE Yao, LI Yun(School of Chemical Engineering and Technology, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)ABSTRACT: Aiming at the problem of solid particle erosion of titanium alloy materials, the nonlinear dynamic numerical simulation based on the finite element method is an important tool to study the high temperature erosion and failure mechanism of materials, which can effectively make up for the lack of detailed description in erosion experiments.In this paper, a systematical numerical simulation study on the erosion characteristics and energy conversion收稿日期：2022-07-29；修订日期：2022-11-22Received：2022-07-29；Revised：2022-11-22基金项目：国家自然科学基金（52076173）；中国博士后科学基金（2020M680157）Fund：National Natural Science Foundation of China (52076173) ; China Postdoctoral Science Foundation (2020M680157)作者简介：侯燕芳（1999—），女，硕士生，主要研究方向为材料冲蚀磨损。
SLM成形Ti-6Al-4V层状混合点阵结构的力学性能和吸能特性研究
SLM成形Ti-6Al-4V层状混合点阵结构的力学性能和吸能特性研究任毅;冉威;蒲林;蔡锶杨;赵宇成【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(43)6【摘要】以选区激光熔化(SLM)成形的Ti-6Al-4V钛合金层状混合点阵结构为研究对象。
首先设计并制备了由体心立方(BCC)单胞构成的单一点阵结构以及由BCC 单胞和面心立方(FCC)单胞组成的2种层状混合点阵结构;其次,利用扫描电子显微镜(SEM)对所制备的点阵结构表面形貌和几何结构进行了表征;再次,采用万能力学试验机对点阵结构进行了准静态单轴压缩试验,并比较了不同点阵结构的力学性能和吸能性能;最后,分析并讨论了单一点阵结构和层状混合点阵结构的变形模式。
结果表明:与BCC单一点阵结构相比,层状混合点阵结构TBF-A和TBF-B的弹性模量分别提高27.80%和24.15%,屈服强度分别提高22.96%和18.36%,比吸能分别提高96.01%和33.33%;在变形行为方面,BCC点阵结构沿45°方向整体断裂,而TBF-A和TBF-B层状混合点阵由于增强相(FCC点阵结构)的存在,其断裂仅发生在基体相(BCC点阵结构)区域。
【总页数】9页(P118-126)【作者】任毅;冉威;蒲林;蔡锶杨;赵宇成【作者单位】重庆交通大学航空学院;绿色航空能源动力重庆市重点实验室【正文语种】中文【中图分类】U8;V252;TG456.7【相关文献】1.薄壁结构点阵片吸能元件吸能特性的研究2.SLM成形Ti-6Al-4V合金梯度结构的组织和力学性能3.线间距对SLM成形钛合金Ti-6Al-4V力学性能的影响研究4.激光粉末床熔融Ti/Al层状复合材料的成形性、界面特性及力学性能研究5.SLM NiTi记忆合金bcc点阵结构的吸能特性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
V字型表面织构在油润滑条件下的摩擦学性能
V字型表面织构在油润滑条件下的摩擦学性能吴元博;杨学锋;王守仁;成健;张辉;鹿重阳;陈海龙【摘要】为了研究V字型织构在油润滑条件下的摩擦学性能,选取加载力和速度为影响因素,每个因素选取6个水平,通过MMG-10多功能摩擦磨损实验机对环形排列的V字型织构进行摩擦磨损实验研究.并利用Matlab软件对实验结果进行数据整理和分析,结果表明摩擦因数与加载力和速度存在近线性关系,它们之间的关系可以通过一个函数方程式表示,并且加载力对摩擦因数的影响能力要大于速度.实验后试件的SEM图像表明了V字型织构的主要磨损区为尖端部分.通过Solidworks建立单个V字型织构模型并使用CFD划分网格,导入到Fluent中求解.通过压力分布云图以及湍流强度云图可知,油膜的稳定性提高是由于油膜流动性增强和油压值波动小导致的,尖端部分也正是湍流强度值较大的区域.而油膜稳定性的提高正是V字型织构能在加载力增加的情况下降低摩擦因数的关键.【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】6页(P401-406)【关键词】V字型织构;摩擦磨损实验;流动性【作者】吴元博;杨学锋;王守仁;成健;张辉;鹿重阳;陈海龙【作者单位】济南大学机械工程学院,山东济南 250022;济南大学机械工程学院,山东济南 250022;济南大学机械工程学院,山东济南 250022;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉 430000;济南大学机械工程学院,山东济南 250022;济南大学机械工程学院,山东济南 250022;济南大学机械工程学院,山东济南 250022【正文语种】中文【中图分类】TH117.1近年来,摩擦学新理论和实验数据表明,两运动摩擦副接触表面并不是越光滑摩擦因数越小,接触表面的合理织构可以提高其摩擦学性能[1-5]。
每年由于各种形式的摩擦磨损造成约80%的零件损坏和40%的能量损耗,直接导致了高达数千亿的经济损失[6-9]。
纳米织构化表面及其摩擦学
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Topographically modified Si (1 0 0) surfaces
Nano-patterns of PMMA with three different aspect ratios on silicon wafer were fabricated using a simple capillarity-directed soft lithographic technique called capillary force lithography（CFL）. PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯 聚氨酯丙烯酸酯（PUA）模板
Friction measurements at nano-scale
接触角越小，亲水性越强，这是由于大气 中水冷凝产生的毛细管力在粘着力中贡献 最大。接触角越大，疏水性越强，接触表 面的粘着力越小，摩擦力就越小。另外摩 擦力还与接触面积有关： Ff = τAr, τ is the shear strength, an interfacial property and Ar the real area of contact.
举例：采用聚二甲基硅氧烷 polydimethylsiloxane(PDMS)为 弹性体模板，聚合物用聚苯乙 烯polystyrene (PS)或苯乙烯-丁 二烯-苯乙烯styrene-butadienestyrene (SBS)共聚物。用硅 （100）面作为基底。 通过photolithography or the electron-beam method来得到 PDMS模板。
Friction of chemically and topographically modified Si (1 0 0) surfaces R. Arvind Singh, Eui-Sung Yoon Wear 263 (2007) 912–919
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２０１１年９月 第３６卷第９期
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｓｅｐ．２０１１
Ｖｏｌ＿３６ Ｎｏ．９
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４—０１５０．２０１１．０９．００１ Ｔｉ６Ａ１４Ｖ表面激光织构化及其干摩擦特性研究
连峰张会臣庞连云 （大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院辽宁大连１ １６０２６）
摘要：利用激光加工在Ｔｉ６Ａ１４Ｖ表面分别构筑直线织构、网格织构和凹坑织构，并对试样的表面粗糙度和横截面 硬度进行表征和测试，采用多功能微摩擦磨损试验机评价试样表面织构化对其干摩擦性能的影响，使用三维显微镜和扫 描电镜对摩擦实验前后试样的形貌进行分析。研究结果表明：经激光织构化处理后，试样表面硬度显著提高，其中凹坑 织构试样的表面硬度最高，直线织构试样的表面硬度最低；当选取适当间距时，凹坑织构试样的摩擦因数小于抛光试样 的摩擦因数，而网格织构和直线织构试样的摩擦因数大于抛光试样的摩擦因数。ＳＥＭ照片显示，织构表面的凹坑起到 了捕获磨屑的作用。 关键词：钛合金；摩擦；织构；激光加工 中图分类号：ＴＨ１１７．１文献标识码：Ａ文章编号：０２５４—０１５０（２０１１）９—００１—５
Ｌａｓｅｒ Ｔｅｘｔｕｒｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｎ Ｔｉ６ Ａ１４ Ｖ Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｄｒｙ Ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｌｉａｎ Ｆｅｎｇ Ｚｈａｎｇ Ｈｕｉｃｈｅｎ Ｐａｎｇ Ｉ：ｉａｎｙｕｎ （Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ＆Ｏｃｅａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｄａｌｉａｎ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ Ｌｉａｏｎｉｎｇ １ １ ６０２６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｎｅ ｔｅｘｔｕｒｅｄ，ｇｒｉｄ ｔｅｘｔｕｒｅｄ ａｎｄ ｄｏｔ ｔｅｘｔｕｒｅｄ Ｔｉ６Ａ１４Ｖ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｗｅｒｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｂｙ ｌａｓｅｒ．Ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｏｆ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｏｎ ｔｈｅｉｒ ｄｒｙ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｂｙ ＣＥＴＲ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｉｃｒｏ—Ｔｒｉｂｏｍｅｔｅｒ．Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｗｏｒｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｗｉｔｈ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｄｏｔ ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｉｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ｌｉｎｅ ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｉｓ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ．Ｆｏｒ ｐｒｏｐｅｒ ｓｐａｃｉｎｇ，ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｄｏｔ ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｓｐｅｃｉ— ｍｅｎｓ ａｒｅ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｐｏｌｉｓｈｅｄ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｇｒｉｄ ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ａｒｅ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｐｏｌｉｓｈｅｄ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．ＳＥＭ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｏｔ ｉｎ ｔｅｘｔｕｒｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ ｃａｎ ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｏｌｄ ｗｅａｒ ｄｅｂｒｉｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ；ｆｒｉｃｔｉｏｎ；ｔｅｘｔｕｒｅ；ｌａｓｅｒ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ
钛及钛合金所具有的密度小、比强度高、耐高 温、耐腐蚀、透声、无磁、抗冲击振动等良好的综合 性能，为钛及钛合金在海洋船舶、航空航天和生物医 学等领域开辟了广阔的应用前景…。然而，纯钛的硬 度为ＨＶ１５０—２００，钛合金通常也不超过ＨＶ３５０，硬 度低与耐磨性差在很多情况下不能满足实际应用的要 求 一 。 激光熔凝是利用高能密度的激光束扫描工件的表 面，使表面一薄层熔化并在极快的冷却速度下凝固。
基金项目：国家自然科学基金项目（５０６７５０２４）；辽宁省教育 厅科技研究项目（２００８Ｓ０２９）． 收稿日期：２０１１—０３—２８ 作者简介：连峰（１９６５一），女，博士，副教授，研究方向为表 面改性处理．Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｅｎｇｆｅｎｇ０４２５＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ．
激光熔凝可以在钛表面获得高硬度、高耐磨性的改性 层 。近年来的研究结果表明，表面并非越光滑就 越耐磨，具有一定非光滑规则形态的表面反而具有更 好的耐磨性能 －ｓ］。这种非光滑规则形态表面一般称
之为具有织构的表面 。胡天昌等 在４５ 钢表面 进行激光织构化，并研究其干摩擦特性，结果表明， 织构化表面的摩擦因数均有不同程度的减小。对不同 织构密度及织构尺寸样品摩擦性能的考察结果表明， 较大的密度及较大的孔径更有利于减摩抗磨。Ｓｕｈ 等¨ 利用激光技术在磁头或磁盘表面制造微小隆起 或凹陷以增加接触表面的粗糙度，减小了表面接触面 积及摩擦和黏着。 尽管表面织构有助于改善摩擦副的摩擦学性能， 但激光织构化对钛合金的耐磨性影响如何还未见报 ２０１１年第９期 连峰等：Ｔｉ６Ａ１４Ｖ表面激光织构化及其干摩擦特性研究 ３ ：：
ｌ ４５ ４０ 雹３５
—－＿ＰＯＩｉｓｈ ＼ ’Ｌｉ“ｅ ｔｔ ‘Ｇｒｉｄ ｆｌｌ ＋Ｄｏｔ ｌ‘
一 ： 一一
图４间距１００ ｍ的３种织构试样的横截面硬度 Ｆｉｇ ４ Ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｗｉｔｈ ｓｐａｃｉｎｇ ｏｆ １００ Ｉｘｍ
没有进行激光织构化的Ｔｉ６Ａ１４Ｖ板材试样表面硬 度为ＨＶ３３７，而激光表面织构化后，硬度提高显著。 凹坑织构试样的表面硬度高达ＨＶ６００，网格状织构 试样的表面硬度达到ＨＶ５５０，直线织构试样的表面 硬度也达到了ＨＶ５００。即经过激光织构化，凹坑织 构试样的表面硬度最高，网格状织构试样的表面硬度 次之，直线织构试样的表面硬度最低。这是因为加工 凹坑织构时，需要逐个点进行加工，因此激光的能量 更加集中，Ｔｉ６Ａ１４Ｖ表面局部温度升高更加迅速，随 后冷却亦快，因此表面硬度增高最显著。而加工网格 和直线织构时，激光束扫描的是直线，激光能量相对 不够集中，因此表面硬度比凹坑织构试样的低。特别
Ｓｌｉｄｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖ／（ｍｍ．ｓ－１） （ａ）１００ ｍ ｓｐａｃｉｎｇ 是加工直线织构时，由于不像网格织构那样在互相垂 直的２个方向上扫描２次，而是只扫描１次，因此直 线织构试样的表面硬度增高的幅度也最小。 从图４中还可以看出，虽然各种织构试样的表层 硬度均明显高于基体的硬度，但从试样表层向基体内 部硬度逐渐下降，在离开表层３０ ｍ左右均出现低 于基体硬度的硬度最低点，之后硬度逐渐恢复到基体 的硬度，即出现了硬度低于基体硬度的软化区域。这 是由于曲线中间区域处于激光加工的热影响区，钛合 金本身热容大，导热性差，导致热影响区金属高温停 留时间长，热影响区晶粒严重粗化，造成了该区域的 硬度降低，即为软化区域。即激光织构化可以在 Ｔｉ６Ａ１４Ｖ表面获得高硬度的改性层，同时可使 Ｔｉ６Ａ１４Ｖ心部仍保持较好的韧性，这将有利于提高 Ｔｉ６Ａ１４Ｖ的冲击韧性和疲劳强度。 ２．４织构对摩擦因数的影响 抛光试样和３种织构试样的摩擦因数随滑动速度 的变化关系如图５所示。可见，间距为２００，３００ ｍ 时，凹坑织构试样的摩擦因数均明显小于抛光试样的 摩擦因数。网格织构试样的摩擦因数明显大于抛光试 样的摩擦因数。直线织构试样的摩擦因数基本上小于 网格织构试样的摩擦因数，大于抛光试样的摩擦因 数。即网格织构和直线织构不利于减小摩擦因数。 Ｓｌｉｄｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖ／（ｍｍ．ｓ－１） （ｂ）２００“ｍ ｓｐａｃｉｎｇ Ｓｌｉｄｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖ／（ｍｍ．ｓ’‘１ （ｃ）３００ ｐｍ ｓｐａｃｉｎｇ
图５试样的摩擦因数随滑动速度的变化关系 Ｆｉｇ ５ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｗｉｔｈ ｓｌｉｄｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ
分析认为，表面凹坑织构能有效地捕获磨屑，在 一定程度上减少了摩擦磨损界面上参与犁削和切削作 用的磨屑数量，从而减小了摩擦磨损。而由表１可 见，同样间距的网格织构试样的表面粗糙度很大，直 线织构试样的表面粗糙度次之，均大于凹坑织构试样 的表面粗糙度，说明同样间距的网格织构试样表面的 光滑面积最小，直线织构试样表面的光滑面积次之。 因此，网格织构试样的摩擦阻力最大，表现出最大的 摩擦因数。可见，并不是所有的表面织构都能降低摩 擦因数，当表面织构的坑槽增大摩擦阻力的效应大于
其捕获磨屑，减少参与犁削和切削作用的磨屑数量的 效应时，表面织构反而会增大摩擦因数。 ２．５磨斑形貌分析 在干摩擦实验后将抛光试样和织构化试样在丙酮 中超声清洗，对磨斑清洗前后的形貌进行对比。图６ 为抛光表面的磨斑形貌，其中图（ａ）为超声清洗前 的磨斑形貌，图（ｂ）为超声清洗后的磨斑形貌。可 见，抛光表面产生了较大面积的磨损，磨痕也较深， 并且产生了大量磨屑，主要表现为犁沟及黏着磨损。
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