含碳量对ticpti合金摩擦磨损行为的影响-江苏科技大学学报

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1、第２０卷第２期江苏科技大学学报（自然科学版）Ｖｏ１２０Ｎｏ２２００６年０４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ａｐｒ．２００６文章编号：１６７３－４８０７（２００６）０２－００８０－０５含碳量对ＴｉＣｐ／Ｔｉ合金摩擦磨损行为的影响刘夙伟，金云学（江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏镇江２１２００３）摘要：用熔铸法制备了不同含碳量的原位自生钛合金基复合材料（ＴｉＣ／Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ），采用ＭＬ－１００磨粒磨损试验机研究了其耐磨性，具体分析Ｃ含量对复合材料耐磨性的影响规律。

2、结果表明：ＴｉＣ增强相颗粒的加入可以明显提高复合材料的耐磨性；复合材料耐磨性提高的原因是基体中均匀弥散分布的ＴｉＣ粒子不仅提高基体的硬度，而且本身具有优良的抗磨作用。复合材料的磨损机制为：在含碳量小于２４％时以犁削为主，形成大量一次磨屑；含碳量大于２４％时，以剥层磨损和犁削并存。关键词：复合材料；ＰＴＭＣｓ；ＴｉＣ；耐磨性中图分类号：ＴＧ１１５．５８文献标识码：ＡＥｆｆｅｃｔｏｆＣａｒｂｏｎＣｏｎｔｅｎｔｏｎＷｅａｒＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＴｉＣｐ／ＴｉＬＩＵＳｕｗｅｉ，ＪＩＮＹｕｎｘｕｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇ．，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅ

3、ｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＴｉＣｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｍｅｌｔｉｎｇｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ＴｈｅｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｏｎｔｈｅＭＬ１００ａｂｒａｓｉｖｅｗｅａｒｔｅｓｔｅｒａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｃａｒｂｏｎａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅ

4、ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｈｉｇｈｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＴｉＣｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｍｅｔａｌｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍａｔｒｉｘｍｅｔａｌａｎｄｐｏｓｓｅｓｓａｇｏｏｄｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｄｕｅｔｏｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅＴｉＣｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ．Ｗｈｅｎｔｈｅｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ２４％，ｔｈｅｗｅａｒｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｓｍａｉｎｌｙｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｍｉｃｒｏｃｈｉｐｐｉｎｇ，ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ

5、ｔｈｅｍｉｃｒｏｃｈｉｐｐｉｎｇａｎｄｔｈｅｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｗｅａｒｅｘｉｓｔｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ＰＴＭＣｓ；ＴｉＣ；ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ０引言颗粒增强钛基复合材料（ＰＴＭＣｓ）具有制备工艺简单、成本较低、无各向异性、可得到近净型零件等［１］优点，是很有前途的复合材料。其中的增强相为高熔点、高硬度的陶瓷颗粒，因此ＰＴＭＣｓ往往具有良好的耐磨性能。ＰＴＭＣｓ的发展为制备新型耐磨材料提供了新的途径，并已在诸多要求耐磨性的领域获得应用。如作为发动机活塞、汽缸套、转动轴承、汽车刹车系统和分油盖等。然而磨损过程的影响因素众

6、多（如载荷、滑动速度、环境温度、运动形式以及对磨件种类等），且常常交互作用，使得材料磨损收稿日期：２００５－０９－１６作者简介：刘夙伟（１９８１－），女，江苏启东人，江苏科技大学硕士研究生。第２期刘夙伟等：含碳量对ＴｉＣｐ／Ｔｉ合金摩擦磨损行为的影响８１［２］性能在许多时候缺乏可比性。对于颗粒增强钛基复合材料，由于其组织结构的复杂性，更是增加了［３－４］其摩擦磨损行为研究的难度，甚至得出一些相互矛盾的结论。因此，ＰＴＭＣｓ的摩擦磨损性能及其磨损机理还有待于进一步的研究。文中研究自生ＴｉＣ颗粒增强的Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ的摩擦磨损行为，并初步探讨其磨损机制。１试验方法１．１试样制备用

7、纯ＴｉＣ粉（５～１５μｍ）、高纯钛粉（９９２％，４５μｍ）、和表１Ｃ含量与ＴｉＣ含量重量百分比换算表块状Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ型材为原材料，按一定比例在非自耗真空电弧Ｔａｂ．１Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｔａｂｌｅｏｆｗｅｉｇｈｔｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ炉中熔炼试验铸锭。ｗ（Ｃ）／％ｗ（Ｔｉｃ）／％０Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ基体根据试验所需，制备含Ｃ的质量分数分别为０、０４％、０４基体＋ｗ（ＴｉＣ）＝２％０８％、１２％、１６％、２４％、４％的铸锭各２５ｇ左右。为达到０８基体＋ｗ（ＴｉＣ）＝４％以上碳含量要