载荷对经氧-氮共渗的TC4钛合金摩擦学性能的影响

摘要：为了改善TC4钛合金的耐磨性,采用双辉等离子表面合金化技术对其先渗氮后氧-氮共渗。在以GCr15钢球作摩擦副和施加130g、230g和330g载荷的条件下,研究了经过和未经过氧-氮共渗的TC4合金的摩擦行为和磨损机制。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDS)检测了渗层的形貌、结构和成分。结果表明:氧-氮共渗层由富氧层、富氮层和扩散层组成,其厚度为10.2μm,最外层为TiO2相,其纳米硬度和弹性模量分别为8.7 GPa和181.5 GPa,约为未经氧-氮共渗合金的2.36倍和1.5倍。与未经氧-氮共渗的TC4合金相比,经氧-氮共渗的TC4合金的摩擦因数和磨损面积均显著下降。氧-氮共渗层的磨损机制主要为黏着磨损、磨粒磨损和剥离磨损。氧-氮共渗能显著改善TC4钛合金的耐摩擦磨损性能。