TiC薄膜对轴承钢表面滚动接触疲劳寿命和力学性能的影响

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1、万方数据第42卷2006年11月第11期119卜1201页金属学坂ACTAMETALLURGICASINICAV01．42NO．11Nov．2006PP．1197-1201TiC薄膜对轴承钢表面滚动接触疲劳寿命和力学性能的影响木刘洪喜Z,g平王小峰黄磊汤宝寅(哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室，哈尔滨150001)摘要利用等离子体浸没离子注入与沉积(PIII＆D)技术在AISl52100轴承钢基体表面合成了Ti-C薄膜．测试了合成薄膜后试样表面的化学组成、摩擦磨损性能、纳米硬度、弹性模量和滚动接触疲劳寿

2、命，观察了疲劳破坏后试样断面的光学形貌．XRD结果表明处理后试样表面形成了TiC相．光学显微镜下疲劳裂纹的萌生和扩展形貌揭示出疲劳破坏可能存在表面点蚀和膜层剥离两种形式．在Hertz接触应力为5．1GPa，90％置信区间条件下的疲劳寿命延长了5．5倍；最大微观硬度和弹性模量分别增加了28．4％和12．1％；相同磨损条件下的摩擦系数从0．95下降到O．15．关键词轴承钢，离子注入，TiC薄膜，疲劳寿命，摩擦磨损性能中图法分类号TGl72．44文献标识码A文章编号0412-1961(2006)11—1197-05EF

3、FECTSoFTiCFILMSoNTHERoLLINGCoNTACTFATIGUELIFEANDMECHANICALPRoPERTIESoFBEARINGSTEELLIUHongxi，wANGLangping。wANGXiaofeng．HUANGLei。TANGBaoyinStateKeyLaboratoryofAdvancedWeldingProductionTechnology，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001Correspondent．"TANGBaoyin，

4、professor,Tel：(0451)86418794．Fax：(0451)86416186，E-mail：u咖liuhx@yahoo．com．cnSupportedbyKeyScienceandTechnologyProgramofHarbinCity(No．2005aqcs200)Manuscriptreceived2005-12-31，inrevisedforill2006—05—30ABSTRACTTi—CfilmiSsynthesizedbyplasmaimmersionionimplantation

5、anddepositionfPIII＆D)techniqueonAISl52100bearingsteelsurface．XRDpatternsshowthatthefilmconsistsofTiCphase．RollingCOntactfatiguefRCFlfailureappearedatthepartsofpitcorrosionanddelami。nationofthefilmlayers，oracombinationofthesetwomodes，whicharedependentonthesubs

6、tratebiasvoltage．implantedpulsewidth，treatmenttimeandsurfaceroughness．ThemaximumRCFlifeofthetreatedsampleiSprolongedbv5．5timesataHertzstresslevelof5．1GPaand90％confidencelevel．Comparedwiththesubstrate．themaximummicrohardnessandelasticmodulusmeasuredbvnanoinden

7、tationmethodforthetreatedspecimenareincreasedbv28．4％and12．1％，respectively,andthefrictioncoefficientdecreasedfrom0．95to0．15．KEYWoRDSbearingsteel，ionimplantation，TiCfilm，fatigue1ife，frictionandwearproperty由于AISI52100(GCrl5)低合金高碳铬钢具有抗压强度高，抗磨损和热处理稳定性好等优点而被广泛用作航空航

8、天、核工业、汽车等不同领域的滚动轴承材料ll,21．然而，在承受高循环接触载荷和长期磨损条件下，滚动轴承容易发生磨损、腐蚀、塑性变形和断裂等不同形式的失效．轴承一旦早期失效，将直接影响到整机和整个工作系统的稳定．已有的研究表明，滚动轴承疲劳失效主要发生+哈尔滨市科技攻关资助项目2005aqcs200收到初稿日期：2005—12—31，收到修改稿日期：2006—05—30作