喷丸强化与涂层复合表面处理改善Ti-6Al-4V钛合金抗微动磨损性能

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1、成形组织结构与性能测试FORMINGMICROSTRUCTUREANDPERFORMANCETEST喷丸强化与涂层复合表面处理改善Ti-6Al-4V*钛合金抗微动磨损性能ImprovementofFrettingWearResistanceofTi-6Al-4VbyApplicationofShotPeeningandCoating大连理工大学材料科学与工程学院李瑞冬　付雪松　周文龙　陈国清北京航空制造技术研究所李志强　　　　　　　　　　　　　[摘要]研究原始态、喷丸、“喷丸+CuNiIn涂层”Ti-6Al-4V钛合金具有较高的表面活性，在

2、磨损过程中复合处理等3种Ti-6Al-4V钛合金在完全滑移状态下易发生材料的转移、粘着等使其表现出相对较弱的微动[2]的微动磨损行为。研究结果表明，单独喷丸处理不能改磨损抗性。航空涡轮发动机钛合金叶片榫头连接处[3-4]善钛合金抗微动磨损性能，但有利于细小磨屑和压实区的微动磨损大大降低了叶片的疲劳寿命。随着航空组成的第三体早期形成，进入稳定磨损状态。“干喷+工业的飞速发展，对于航空材料的抗微动损伤性能的要涂层”的复合处理磨损体积减小，磨痕表面大量细小磨求越来越高，因此，关于微动磨损方面的研究工作已经屑的堆积形成了第三体层，改善了Ti-6Al

3、-4V钛合金的愈发得到重视。抗微动磨损性能。提高硬度和润滑这两种方式被广泛用来改善材料关键词：微动磨损喷丸涂层完全滑移的微动磨损性能。喷丸强化技术以其成本低、易操作、[ABSTRACT]Thefrettingwearbehaviorunder效率高等优点而成为目前航空领域最普遍的表面处理gross-slipofTi-6Al-4Valloysampleswithas-received,方法。然而，对于喷丸处理对微动磨损的影响具体如何[5]singleshotpeening,andshotpeeningfollowedbyplasma观点尚存争

4、议。刘道新等进行了Ti-6Al-4V钛合金sprayingofCuNiIncoating,isstudiedon.Theresults的微动磨损研究，结果表明喷丸处理使Ti-6Al-4V钛showthat,singleshotpeeningcannotimprovefretting合金的微动磨损速率降低到未处理钛合金的9%，并且wearresistanceoftitaniumalloy,butpromotetheforma-喷丸后试样的摩擦系数比未处理钛合金的摩擦系数低tionofthird-bodyconsistedofcompactzo

5、neanddebris,50%。[6]operatinginsteadystate.Thecombinedtreatmentofshot王世洪等对Ti-10V-2Fe-3Al进行了研究，研究peeningfollowedbyplasmasprayingcanreducethewear结果表明喷丸处理后试样的微动磨损量和未处理时相[7]volume,anditswornsurfacegeneratesthird-bodyfrom比增大，即喷丸处理降低了微动磨损性能。Fridric等theaccumulationoflotsfinedebris

6、,improvingTi-6Al-4V研究了喷丸对Ti-6Al-4V钛合金微动磨损的影响，结果alloyfrettingwearproperty.表明喷丸试样在微动磨损初期的摩擦系数比未处理试Keywords:FrettingwearShotpeeningCuNiIn样要低，但磨损达到稳态时摩擦系数基本一致，喷丸处coatingsurfaceGross-slip理前后Ti-6Al-4V钛合金的微动磨损体积基本一致。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.17.096CuNiIn涂层是一种综合性能优异的软质固体润滑

7、膜层，其硬度低、耐微动磨损性能好，特别适合应用于需要抗[8]钛合金具有密度小、强度高和耐高温等优良性能，微动磨损和耐高温环境的零部件表面保护上。本文但也有耐磨性差、对微动损伤敏感等缺点。航空结构上尝试用“喷丸+涂层”的复合处理方法来改善材料的微使用的钛合金零部件，很多是在微动环境中工作，如螺动磨损性能。[1]栓连接、榫连接和铆接等。Ti-6Al-4V钛合金由于其本文研究原始态、喷丸、“喷丸+涂层”复合处理等较高的比强度而被广泛应用于航空航天领域，然而由于3种Ti-6Al-4V钛合金在完全滑移状态下的微动磨损行为，主要从磨痕形貌、成分和磨损体

8、积3个方面分析喷丸和涂层表面处理工艺对Ti-6Al-4V钛合金微动磨*　基金项目：中国博士后科学基金（2014M551074）；中央高校基本科研业务费专项资金资助。损过程和性能的