X80管线钢离子渗氮行为的研究

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1、空气微动条件下钛合金的摩擦化学：氮化钛形成的证据C・Mary•T.LeMogne•B・Beaugiraud•B.Vacher•J.-M・Martin•S.FouvryReceived:3December2008/Accepted:26February2009/Publishedonline:12March2009SpringerScience+BusinessMedia,LLC2009摘要当前的研究主要集中于在空气摩擦条件下钛合金的摩擦化学转变。一些微动磨损试验主要在平面配置的大型冲床上进行的（有两种类型的平面测试：表面不加镀层的TT6242和以CuNiLn为镀层的T1

2、6242）温度范围从室温到450°C。在所有情况中，确定了两个区域上的缺陷：横向在中心的氧化轮傩I和高度变形的区域。冶金观察发现与摩擦化学转变（TTS）有相似之处。主要观察各种钛合金。本文在结构上。认真进行了分析（EDX,再结品，X射线光电子能谱，HRTEM和EFTEM）,以确定这个转换层的物理和化学性质。结果表明一个新相的形成，例如纳米，被确认为TiOxNy。在TTS中发现了高浓度的氮表明了它的渗透能力和与钛的反应能力。在表面层厚度50Hm下，FIB准备措施能够使以钛为机体的高浓度氮薄片的TEM的观察成为可能。两种模型被用来解释在微动摩擦条件下的摩擦化学反应。关键词：

3、微动,钛,润滑耐磨，耐磨机制,XRD,XPS,TEM,EELS1引言微动是一种表面退化的工程当两个接触提收到小幅震荡时。在许多工业领域被视为一种难题，蚕食一般诱导磨损，开裂和表面退化，从而导致组件的使用寿命的减少以及灾难性的失败，根据位移幅值和正常的负荷，微动的形式可以是粘，部分滑移或严重的滑移，周圉环境的气压也起着重要的作用，这些不同种类的摩擦形式的国度标准表现方法是有Fouvry于1996年提出来的⑴。本篇文章，总滑微动测试主要用两种商业用钛合金进行操作，Til7和Ti6242,。另外在航空航天领域也涉及了微动问题。在过去的儿十年里，一些学者也研究了微动条件下的钛合

4、金的腐蚀化学性能。20世纪80年代早期，Hanmdy和Waterhouse就报道过随温度的升高Ti-6AL-4Vr21的釉层的形成，后来，Blanchardr31和Faycullc⑷等人将他们的研究主要集中在微动条件下钛合金的转变。在配合零件表面，纳米晶体结构被表征成一•种相应的块状材料的成分并且具有较高的硬度。布兰查德称这个层为“摩擦学转变结构”（TTS）,并提出了以下损坏的情况：第一，浅表层被移除，（这一阶段的持续时间取决于表面的清洁程度），然后，金属与金鱼的接触区域被逐步扩大高塑性变形主要发生在块状体上，导致了一些区域的结构性变化。最后，材料变得太脆不能适应强加的

5、位移，硬的碎片微粒从转化的结构中分离，并逐步粉碎形成粉床。随着进一步的研究，Saugerl5Jl6J等人证实了钛合金碎片的形成源于在微动接口处己经形成的TTS。Sauger等人相信这一层主要是由变形引起的再结晶所产生。根据一种用来磨损分析的能量耗散方法，他们提出了它形成所需耍的高能阀值⑴⑺。后来他的研究Sckkal进行了检索关于反复的影响⑻。截止FI前，即便是转化层的产生也已经被一些学者在不同钛牌号中所证实。但是起始机制仍存在争议l9-11Jo综合韧性材料滑动的若干意见，Rigney1121报导了高硬度的纳米结构的形成，并且提出了基于应变诱导相转变的一个模型它是一个复杂

6、的混合过程。对于机械合金化的比喻，他们称这中结构为“机械混合层"（MML）主要强调的是机械流程和第二相产生细小品粒的必要性。在这种模式下环境可能相互作用并且它的化学种类也能机械地混合来形成纳米复合材料的结构。其他学者也指出两个接触不见之间的MMI.S特征和混合密切的证据l，3Jll4Jo但是从来都没有证据清楚地表明摩擦化学和环境因素起了作用。在这项研究中，目标是确定对于两种不同的平面类型钛合金在空气的微动摩擦中转换层的物理和化学性能：Ti未镀层和镀层CuNiLnTi6242o这些类型的润滑剂被使用在航空发动机叶片与叶盘接触处而且近些年已经广泛研究f,U5-201在镀层系

7、统情况下他们也公布了镀层与钛组成部分之间的粘附现象，结果导致了CuNiLn上钛转移的发生,通过创建钛钛接触面加速了磨损。在前面的文章中⑵」，他们在一个给定的条件范围描述了磨损样本的形态，并指岀在环境和高温的影响下镀层中大量钛转移的证据。通过转换层的观察发现与Sauger⑸⑹所报道的TTS特征有很大的相似度。本片文章,进行了深入调查，以便于描述其化学成分和结构并评估了氧气和氮气在微动接触屮所起的作用。摩擦化学转变层的分析主要是通过x射线衍射，x射线照片，电子能谱和透射电子显微镜，加上高能电子损失谱技术进行检测的。其目的是要转换层的性质和性能