Ti6A14V表面激光织构化及其干摩擦特性研究

微凸起织构化PDMS表面静摩擦特性研究贾洪铎;于海武;唐火红;李德宝;李蓉【摘要】为研究微凸起织构对聚二甲基硅氧烷（PDM S ）弹性体材料表面静摩擦特性的影响，文章分别设计了圆柱形、六边形、密封六边形裙边结构和非密封六边形裙边结构4种类型的微凸起表面织构，并进行静摩擦实验研究。

结果表明：相同的实验载荷下，同一试样在干燥条件下所获得的静摩擦力大于湿润条件下的静摩擦力；无论干燥与湿润，相同类型的织构化表面所产生的静摩擦力均随表面微凸起面积率的增大而增大；与圆柱形及六边形织构化试样相比，具有密封六边形裙边结构和非密封六边形裙边结构的织构化试样，其静摩擦力随表面微凸起面积率的变化更加剧烈，表现出表面微凸起面积率的微小增加将导致静摩擦力的大幅增加。

%To study the influence of micro‐convex surface texture on static friction performances of polydimeth‐ylsiloxane(PDMS) surface ,four micro‐convex textures were selected ,including cylindrical structure ,hexa‐gonal structure ,sealed hexagonal skirt structure and unsealed hexagonal skirt structure ,and the tests were carried out .The results show that at the same test load ,the static friction of a fixed sample obtained under dry conditions is greater than that under wet conditions ;the static frictionin creases with the increase of micro‐convex density under both dry and wet conditions for the same type samples ;compared with the samples with cylindrical and hexagonal micro‐convex texture ,the static friction obtained by the samples with sealed hexa‐gonal skirt structure and unsealed hexagonal skirt structure increases with the micro‐convex densitymore ob‐viously ,which means that a small density increment can result in a great static friction increment .【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(039)012【总页数】5页(P1614-1618)【关键词】弹性体微织构化表面;静摩擦力;微凸起形状;微凸起尺寸参数;润滑条件【作者】贾洪铎;于海武;唐火红;李德宝;李蓉【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009;中国科学院合肥物质科学研究院，江苏常州 213164;合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009;中国科学院合肥物质科学研究院，江苏常州 213164【正文语种】中文【中图分类】TH117.1随着弹性体材料在社会各行各业中日益广泛的应用,该材料的摩擦学问题变得越发重要,如汽车轮胎的纹理分析[1]、手动剃须刀润滑框设计[2]等,都与弹性体材料的摩擦学问题相关。

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工， 具有 一定 的指 导 意义。
关键 词 ： 激 光着色 ； 钛合 金 氧化 膜 ； 干 涉
中图分类 号 ： Ｔ Ｎ ２ ４ ９ 文献标 识 码 ： Ａ ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ． ５ ０ ７ ８ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ６ ． ０ ０ ５
第４ ７卷 第 ６期
２ ０ １ ７年 ６月
激 光 与 红 外
ＬＡＳＥＲ ＆ Ｉ ＮＦＲＡＲＥＤ
Ｖｏ １ ． ４７． Ｎｏ ． ６
Ｊ ｕ ｎ ｅ ， ２ ０１ ７
文章编号： １ ０ ０ １ — ５ ０ ７ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ － ０ ６ ７ ４ － ０ ６
・ 激 光应 用技 术 ・
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三层 结构 模 型 ， 从 反射 率及 颜色 参数 两个 方面 分别对 实 验样本 与理 论模 型 的结果进 行 了对 比 ，

AlCrN涂层表面微/纳织构的制备及其摩擦磨损特性研究本文将硬质涂层技术和表面微/纳织构技术两种效应有机结合,提出了微/纳织构化AlCrN涂层表面的设计思路,在研究分析了AlCrN涂层表面微/纳织构制备技术的基础上,采用激光技术在AlCrN涂层表面制备了微米级和纳米级沟槽型织构,系统研究了微/纳织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损特性,阐明了微/纳织构对AlCrN涂层表面摩擦磨损性能的影响,并揭示了其磨损机理。

首先,采用脉冲光纤激光器在AlCrN涂层表面制备了微米级沟槽型织构,分别研究了脉冲功率、扫描速度和扫描次数对微织构深度和宽度的影响,并结合AlCrN涂层的表面特性,优化得到最佳的工艺参数：脉冲功率为12W,扫描速度为200mm/s,扫描一次,并在AlCrN涂层表面制备了深度为3μm,宽度为36μm,不同间距、不同角度的沟槽型微织构。

在分析了飞秒激光加工原理的基础上,采用钛宝石飞秒激光器在AlCrN涂层表面制备了周期性的纳米级沟槽型织构,分别研究了单脉冲能量、扫描速度、扫描间距和扫描次数对纳织构形貌的影响,优化得到最佳的工艺参数：飞秒激光的单脉冲能量为3.5μJ,扫描速度为1000μm/s,扫描间距5μm,扫描次数为1次,并在AlCrN涂层表面制备了深度是200nm,宽度是600nm,面积占有率为100%,50%和25%的三种纳米级沟槽型织构表面。

通过往复式摩擦磨损试验对不同角度、不同间距、不同表面粗糙度的微织构化AlCrN涂层表面的摩擦磨损特性进行了研究分析,系统分析了沟槽型微织构对AlCrN涂层的摩擦磨损性能的影响。

研究表明：微织构能够提高AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能,低载荷、高滑动速度和添加润滑剂的条件下,微织构能够更有效的提高AlCrN涂层表面的摩擦磨损性能；微织构的形貌对表面摩擦磨损性能有很大的影响,与滑动方向平行的织构角度是最佳的减磨角度,400μm是最佳的微织构间距；降低微织构表面的粗糙度可以有效的提高AlCrN涂层表面的抗磨损能力,未抛光和抛光后微织构表面的摩擦系数相差不多,但是降低微织构表面粗糙度能够减小AlCrN涂层表面磨痕尺寸和减小摩擦球的磨损体积。

第52卷第8期表面技术2023年8月SURFACE TECHNOLOGY·151·钛合金靶材颗粒冲蚀磨损及能量转化特性数值研究侯燕芳，蔡柳溪，姚佳伟，贺尧，李云（西安交通大学 化学工程与技术学院，西安 710049）摘要：目的解决钛合金材料固体颗粒磨损问题。

方法采用显式动力学有限元分析手段，结合Johnson-cook 材料模型和应变累积失效模型，对多颗粒连续冲击Ti-6Al-4V钛合金靶材的冲蚀特性和能量转化特性进行数值模拟。

结果在颗粒以倾斜角度连续冲击靶材时，最大冲蚀应力呈现一定波动性。

当颗粒在法向连续冲击时，靶材会快速进入稳定冲蚀阶段。

在不同入射角度下，多颗粒连续冲击靶材的最大应力均位于靶材产生材料堆积的位置。

在入射角90°和入射速度130 m/s下，当颗粒尺寸从50 μm增至150 μm时，最大冲击坑深度从3.124 μm增至8.997 μm。

当颗粒尺寸超过100 μm后，由于加工硬化机制的影响，后续颗粒冲击产生的应力比第1次冲击产生的应力降低了30%~60%。

在冲角为30°下，当摩擦因数从0增至0.2时，颗粒动能损失增大了22.69%。

随着入射角度的增加，摩擦因数对颗粒动能损失的影响逐渐减弱。

结论从微观机制上解释了入射角度和颗粒粒径对多颗粒连续冲蚀行为的影响，明确了摩擦因数对颗粒冲蚀过程中能量转化特性的影响。

关键词：钛合金；冲蚀磨损；能量转化；摩擦因数；数值模拟中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)08-0151-10DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.08.010Numerical Study on Particle Erosion and Energy ConversionCharacteristics of Titanium Alloy TargetHOU Yan-fang, CAI Liu-xi, YAO Jia-wei, HE Yao, LI Yun(School of Chemical Engineering and Technology, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)ABSTRACT: Aiming at the problem of solid particle erosion of titanium alloy materials, the nonlinear dynamic numerical simulation based on the finite element method is an important tool to study the high temperature erosion and failure mechanism of materials, which can effectively make up for the lack of detailed description in erosion experiments.In this paper, a systematical numerical simulation study on the erosion characteristics and energy conversion收稿日期：2022-07-29；修订日期：2022-11-22Received：2022-07-29；Revised：2022-11-22基金项目：国家自然科学基金（52076173）；中国博士后科学基金（2020M680157）Fund：National Natural Science Foundation of China (52076173) ; China Postdoctoral Science Foundation (2020M680157)作者简介：侯燕芳（1999—），女，硕士生，主要研究方向为材料冲蚀磨损。

SLM成形Ti-6Al-4V层状混合点阵结构的力学性能和吸能特性研究任毅;冉威;蒲林;蔡锶杨;赵宇成【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2024(43)6【摘要】以选区激光熔化(SLM)成形的Ti-6Al-4V钛合金层状混合点阵结构为研究对象。

首先设计并制备了由体心立方(BCC)单胞构成的单一点阵结构以及由BCC 单胞和面心立方(FCC)单胞组成的2种层状混合点阵结构;其次,利用扫描电子显微镜(SEM)对所制备的点阵结构表面形貌和几何结构进行了表征;再次,采用万能力学试验机对点阵结构进行了准静态单轴压缩试验,并比较了不同点阵结构的力学性能和吸能性能;最后,分析并讨论了单一点阵结构和层状混合点阵结构的变形模式。

结果表明:与BCC单一点阵结构相比,层状混合点阵结构TBF-A和TBF-B的弹性模量分别提高27.80%和24.15%,屈服强度分别提高22.96%和18.36%,比吸能分别提高96.01%和33.33%;在变形行为方面,BCC点阵结构沿45°方向整体断裂,而TBF-A和TBF-B层状混合点阵由于增强相(FCC点阵结构)的存在,其断裂仅发生在基体相(BCC点阵结构)区域。

【总页数】9页(P118-126)【作者】任毅;冉威;蒲林;蔡锶杨;赵宇成【作者单位】重庆交通大学航空学院;绿色航空能源动力重庆市重点实验室【正文语种】中文【中图分类】U8;V252;TG456.7【相关文献】1.薄壁结构点阵片吸能元件吸能特性的研究2.SLM成形Ti-6Al-4V合金梯度结构的组织和力学性能3.线间距对SLM成形钛合金Ti-6Al-4V力学性能的影响研究4.激光粉末床熔融Ti/Al层状复合材料的成形性、界面特性及力学性能研究5.SLM NiTi记忆合金bcc点阵结构的吸能特性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

V字型表面织构在油润滑条件下的摩擦学性能吴元博;杨学锋;王守仁;成健;张辉;鹿重阳;陈海龙【摘要】为了研究V字型织构在油润滑条件下的摩擦学性能,选取加载力和速度为影响因素,每个因素选取6个水平,通过MMG-10多功能摩擦磨损实验机对环形排列的V字型织构进行摩擦磨损实验研究.并利用Matlab软件对实验结果进行数据整理和分析,结果表明摩擦因数与加载力和速度存在近线性关系,它们之间的关系可以通过一个函数方程式表示,并且加载力对摩擦因数的影响能力要大于速度.实验后试件的SEM图像表明了V字型织构的主要磨损区为尖端部分.通过Solidworks建立单个V字型织构模型并使用CFD划分网格,导入到Fluent中求解.通过压力分布云图以及湍流强度云图可知,油膜的稳定性提高是由于油膜流动性增强和油压值波动小导致的,尖端部分也正是湍流强度值较大的区域.而油膜稳定性的提高正是V字型织构能在加载力增加的情况下降低摩擦因数的关键.【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】6页(P401-406)【关键词】V字型织构;摩擦磨损实验;流动性【作者】吴元博;杨学锋;王守仁;成健;张辉;鹿重阳;陈海龙【作者单位】济南大学机械工程学院,山东济南 250022;济南大学机械工程学院,山东济南 250022;济南大学机械工程学院,山东济南 250022;湖北工业大学机械工程学院,湖北武汉 430000;济南大学机械工程学院,山东济南 250022;济南大学机械工程学院,山东济南 250022;济南大学机械工程学院,山东济南 250022【正文语种】中文【中图分类】TH117.1近年来,摩擦学新理论和实验数据表明,两运动摩擦副接触表面并不是越光滑摩擦因数越小,接触表面的合理织构可以提高其摩擦学性能[1-5]。

每年由于各种形式的摩擦磨损造成约80%的零件损坏和40%的能量损耗,直接导致了高达数千亿的经济损失[6-9]。

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Topographically modified Si (1 0 0) surfaces
Nano-patterns of PMMA with three different aspect ratios on silicon wafer were fabricated using a simple capillarity-directed soft lithographic technique called capillary force lithography（CFL）. PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯 聚氨酯丙烯酸酯（PUA）模板
Friction measurements at nano-scale
接触角越小，亲水性越强，这是由于大气 中水冷凝产生的毛细管力在粘着力中贡献 最大。接触角越大，疏水性越强，接触表 面的粘着力越小，摩擦力就越小。另外摩 擦力还与接触面积有关： Ff = τAr, τ is the shear strength, an interfacial property and Ar the real area of contact.
举例：采用聚二甲基硅氧烷 polydimethylsiloxane(PDMS)为 弹性体模板，聚合物用聚苯乙 烯polystyrene (PS)或苯乙烯-丁 二烯-苯乙烯styrene-butadienestyrene (SBS)共聚物。用硅 （100）面作为基底。 通过photolithography or the electron-beam method来得到 PDMS模板。
Friction of chemically and topographically modified Si (1 0 0) surfaces R. Arvind Singh, Eui-Sung Yoon Wear 263 (2007) 912–919

超声振动超精密车削Ti6Al4V的表面质量研究李东炜;梁忠伟;孔早慧【期刊名称】《机床与液压》【年(卷),期】2024(52)2【摘要】为研究超声振动辅助超精密车削Ti6Al4V切削性能,使用Son-x公司的UTS one设备使单晶金刚石刀具在切削方向振动,使用350FG摩尔Nanotech 4轴机床进行加工,采用四因素三水平正交试验,试验因素为切削速度、切削深度、进给速度和刀具振幅,切削力、表面粗糙度为评价指标。

采用Zygo的Nexview 8050三维光学表面轮廓仪测量表面粗糙度;采用Kistler 9256B三相测力仪测量主切削力、进给抗力、切深抗力;采用日立TM3000扫描电镜对切屑进行观察。

结果表明:切削速度对表面粗糙度和切削力的影响最大,切削深度和刀具振幅影响次之,进给速度对表面粗糙度和切削力均无显著影响;提高刀具振幅从总体趋势上可以降低切削力和表面粗糙度;随着切削速度的提高,即使切削速度远低于传统公式中计算出来的临界切削速度,切屑也会从平整带状变为两侧呈规律性锯齿状的带状,进而成为散裂状并且中间出现裂纹的切屑,在刀具振幅下降的过程中,以上现象更为明显。

【总页数】5页(P57-61)【作者】李东炜;梁忠伟;孔早慧【作者单位】广州大学机械与电气工程学院;香港理工大学机械工程学系【正文语种】中文【中图分类】TG519.3【相关文献】1.SiCp/Al复合材料超精密车削表面质量的影响因素2.超精密车削表面质量影响因素及发展趋势研究3.超声振动车削W-Fe-Ni表面质量及其形貌特征研究4.Al6061超精密车削工艺参数与表面质量关联性研究5.三维超声振动辅助车削减摩特性与表面质量的实验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

随着技术的进步，激光选区熔化成形技术的加工范围不断扩大，可制造的材料种类 也在不断增加。
未来，激光选区熔化成形技术将朝着提高成形效率、降低制造成本、优化零件性能 等方向发展，并有望在更多领域得到应用。
02
ti6al4v材料的特性
激光选区熔化成形ti6al4v应 力演化及控制
汇报人： 2024-01-01
目录
• 激光选区熔化成形技术简介 • ti6al4v材料的特性 • 激光选区熔化成形ti6al4v过
程中的应力演化 • 控制激光选区熔化成形
ti6al4v应力的方法 • 激光选区熔化成形ti6al4v的
应用案例
பைடு நூலகம்
01
激光选区熔化成形技术简介
激光选区熔化成形技术的原理
激光选区熔化成形技术是一种基于粉 末床的增材制造技术，利用高能激光 束对金属粉末进行逐层熔化、凝固， 实现三维零件的成形。
通过逐层堆积的方式，最终完成复杂 三维零件的成形。
激光束在粉末床上进行扫描，将粉末 熔化并形成液态金属，随后液态金属 冷却凝固形成致密的金属零件。
激光选区熔化成形技术的应用领域
01
激光选区熔化成形技术广泛应用 于航空航天、汽车、医疗等领域 ，可制造高强度、高精度、高性 能的金属零件。
02
由于其能够快速制造复杂结构零 件的能力，使得该技术在产品研 发、原型制作以及小批量生产等 领域具有显著优势。
激光选区熔化成形技术的发展现状与趋势
目前，激光选区熔化成形技术已经得到了广泛的应用和推广，技术成熟度不断提高 ，制造效率与零件性能也在持续优化。

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ｎｉ ｎ ｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｗｅ ａ ｒ ｌ ｏ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｓ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｎ ｔ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｎ ｏ ｔ ｅ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｗｅ ａ ｒ ｌ ｏ ｓ ｓ ｉ ｓ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｔ ｅ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ’ａ ｒ ｅ ａ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ａ ｃ ｅ ｔａ ｒ ｉ ｎ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ａ ｌ ｍｏ ｓ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｗｈ ａ ｔ ｅ ｖ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｕ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｒ ｅ ｘ — ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ，ｂ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｌｕ ｆ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｅ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ’ ｓ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｍｏ ｒ ｅ ｏ ｂ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ｔ ｈ ａ ｎ ｎ ｏ ｔ ｅ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ’ ｓ ．Ｔｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｓ ｕ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｔ ｅ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｕ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｍａ ｒ ｋ ａ ｂ ｌ ｅ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｆａ ｒ ｃ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ， ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｉ ｎｓ ｉ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｗａ ｌ ｌ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ．

机械工程TC11钛合金TiAlSiN 涂层微织构表面脂润滑摩擦性能研究徐上1，华希俊1*，解玄1，徐金峰3，尹必峰2，张加力1（1. 江苏大学机械工程学院，江苏 镇江 212013；2. 江苏大学汽车与交通工程学院，江苏 镇江 212013；3. 江苏西希维轴承有限公司，江苏 镇江 212013）摘要：研究了激光微织构处理后材料表面覆盖TiAlSiN 涂层在脂润滑条件下的摩擦磨损性能。

使用声光调Q二极管Nd：YAG 激光器在TC11钛合金表面进行织构化处理。

使用磁控溅射设备在织构后表面加镀覆TiAlSiN 涂层。

通过Rtec 通用摩擦磨损试验机考察涂层织构在脂润滑条件下的摩擦磨损性能。

通过加工不同密度研究织构形貌参数对摩擦性能的影响。

研究结果表明：在室温滑动摩擦条件下TiAlSiN 涂层能够保护基体减小磨损，表面织构能够进一步减小摩擦系数。

在织构密度为30%时摩擦系数最小。

关键词：激光微织构；TiAlSiN 涂层；滑动摩擦；TC11钛合金Laser Texturing of TiAlSiN Film Coatings and its Tribological Performance under Grease Sliding FrictionXU Shang 1, HUA Xi-jun 1*, XIE Xuan 1, XU Jin-feng3, YIN Bi-feng 2, ZHANG Jia-li 1(1. School of Mechanical Engineering of Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu 212013, China; 2. School of Automotive and Traffic Engineering of Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu 212013, China; 3. Jiangsu CCVY Bearing Co.,Ltd., Zhenjiang, Jiangsu 212013, China)Abstract : Studied the tribology performance of TiAlSiN coated and laser textured surface under grease lubrication. TC11surface was textured by Nd: YAG laser. The tribology performance of samples was measured by Rtec tribometer after using magnetron sputtering to process TiAlSiN coating. The study find that textured TiAlSiN coating can protect TC11 substrate from surface wear and reduce friction coefficient. Samples get minimum friction coefficient under 30% texturing density.Key words ： Laser texturing; TiAlSiN coating; Sliding friction; TC11 alloy0　引言钛合金因其具有高强度、低质量、良好的耐腐蚀性等优势被广泛应用于航空、航海、化学工业等领域[1,2]。

中南大学硕士学位论文第一章文献综述１．１．２钛合盒的分类钛的合会化元素种类有很多，按照它们对钛的相变的影响分类，那些能提高Ｂ转变温度或者在ａ—Ｔｉ中具有很高的溶解度或能完全溶解的合金添加剂叫做ａ稳定元素。

而那些能降低Ｂ转变温度的合金添加剂叫做Ｂ稳定元素。

钛合金的分类方法有很多种，根据钛合金的组成相，分为ａ钛合金，Ｂ钛合金，ａ＋Ｂ双相钛合金。

Ｔｉ６Ａ１４ｖ是典型的ａ＋Ｂ双相钛合金，Ａ１和Ｖ元素都是作为置换式溶质原子溶解于Ｔｉ６Ａ１４ｖ中的，形成置换式固溶体。

其中Ａｌ是ａ相稳定元素，能够提高Ｂ转变温度，ｖ是Ｂ相稳定元素，能够降低Ｂ转变温度，在加热或者冷却过程中两相发生相互转变，成分上也会发生变化【２】。

Ｔｉ—Ａ１．ｖ三元系浓度三角形见图１—２。

１．２钛合金的相变及组织变化图１—２Ｔｉ．Ａ１．ｖ三元系浓度三角形１．２，１钛合金的主要的组织类型及相变【４、５】１．２．１．１钛合金中的马氏体相变由于钛在８８２．５℃存在着同素异构转变，即ａ相（密排六方）——－Ｂ相（体心立方），同时在淬火过程中还会发生马氏体相变，因此钛合金象钢一样相的种类繁多，相变丰富，当然组织类型也就较多。

钛及钛合金的组织主要有三大类型，网篮组织、等轴组织、魏氏组织，还有许多中间类型的组织。

钛合金自高温快速冷却（淬火）时，视合金成分的不同，Ｂ相可以转变为马氏体ａ’（或ａ”）、∞或过冷Ｂ等亚稳定相。

当快速冷却时，由Ｂ析出ａ相的过程来不及进行，但是８相的晶体结构不易为冷却所抑制，仍然发生了转变。

这种原始８相的成分未发生变化，但晶体结构发生了变化的过饱和固溶体便是马氏体。

若Ｂ稳定元素含量不大，则Ｂ相的晶格将由体心立方品格转变为密排六方晶格。

这种具有六方晶格的过饱和固溶体称为六方马氏体，一般以ｎ，表示。

若合金元素含量较大，则晶格转变时阻力较大，不能转变为六方晶格，而是转变为斜方晶格。

这种具有斜方晶格的马氏体称为斜方马氏体，一般以ａ”表示。

另外，还可以认为，马氏体转变是一个切变相变，在转变时，Ｂ相中的原子作集体的、有规律的近程迁移，迁移距离较大时，形成六方ｏ７，迁移距离较小时形成斜方ａ”。

第50卷第1期 2018年2月南京航空航天大学学报J o u r n a l o f N a n j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t ic s&A s t r o n a u t i c sVol. 50 No. 1Feb. 2018D O I：10. 16356". 1005-2615. 2018. 01. 014氢化钛粉制备钛及T i-6A1-4V钛合金粉末冶金工艺与性能研究亚历山大•莫利亚尔12田金华1张莎莎12姚正军12刘子利1缪强1张平则12(1.南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京，211106 %2.面向苛刻环境的材料制备与防护技术工业和信息化部重点实验室，南京，211106)摘要：为了降低制造钛和钛合金半成品的成本，以氢化钛和氢化钛与铝-机中间合金的混合物为原料，采用粉末冶金制备工艺分别制备了用于轧制的T A2和T C4多孔坯料，研究了热轧后合金的组织与力学性能。

研究结果表明，不同形变程度（50%和75%)的热轧工艺有效消除了残余孔隙，改变了微观结构特征（之前的！晶粒边界"相消失$极大地提高了T A2和T C4合金的强度和塑性，而且与传统工艺相比，省略了锭块熔炼步骤，降低了钛和钛合金轧制产品的价格，而且与传统工艺相比，省略了锭块熔炼步骤，降低了钛和钛合金轧制产品的价格。

关键词：钛合金；轧制；多孔坯料；微观结构；机械性能中图分类号：T F12文献标志码：A文章编号！005-2615(2018)01-0100-05Powder Metallurgy Technology and Properties of Ti and Ti-6A1-4VAlloy Prepared Using Titanium Hydride PowderOLEKSANDR Mohar1'2，TJAN Jinhua1，ZHANG Shasha1'2，YAO Zhengjun1'2，L JU Z th1，MIAOQtang1，ZHANGPingze1'2(1. C o lle g e o f M a te ria l Science and T e c h n o lo g y , N a n jin g U n iv e r s ity o f A e ro n a u tic s&A s tro n a u tic s,N a n jin g,211106 ,C h in a;2. K e y L a b o ra to ry o f M a te ria ls P re p a ra tio n and P ro te c tio n fo r H a rs h E n v iro n m e n t ,M in is tr y o f In d u s tr y andIn fo rm a tio n T e c h n o lo g y,N a n jin g,211106 ,C h in a)Abstract：I n o r d e r t o r e d u c e t h e c o s t o f m a n u f a c t u r i n g s e m i-f i n i s h e d p r o d u c t s o f t i t a n i u m a n d t i t a n i u m a l­l o y ，a m i x t u r e o f t i t a n i u m h y d r i d e，t i t a n i u m h y d r i d e a n d a l u m i n u m-v a n a d i u m m a s t e r a l l o y is u s e d a sr a w m a t e r i a l，t h e T A2a n d T C4p o r o u s b i l l e t s f o r r o l l i n g a r e p r e p a r e d b y p o w d e r m e t a l l u r g y p r o c e s s，a n d t h e m i c r o s t r u c t u r e a n d m e c h a n ic a l p r o p e r t ie s o f t h e a l l o y a f t e r h o t r o l l i n g a r e s t u d ie d.T h e r e s u l t ss h o w t h a t i n t h e h o t-r o l l i n g p r o c e s s w i t h d i f f e r e n t d e g r e e s o f d e f o r m a t i o n(50%a n d75%)，t h e r e s id u a lp o r o s i t y is e l i m i n a t e d e f f e c t i v e l y a n d t h e m i c r o s t r u c t u r e c h a r a c t e r is t ic s a r e m o d i f i e d(t h e a lo n g p r e v io u s!g r a in b o u n d a r y d is a p p e a r s).T h i s r e s u l t s i n t h e s i g n i f i c a n t i m p r o v e m e n t o f t h e s t r e n g t ha n d d u c t i l i t y o f t h e T A2a n d T C4a llo y s.A n d c o m p a r e d w i t h t h e t r a d i t i o n a l p r o c e s s ,t h e i n g o t m e l t i n g s t e p，t h e p r ic e o f t i t a n i u m a n d t i t a n i u m a l l o y r o ll e d p r o d u c t s is r e d u c e d.Key words：t i t a n i u m a l l o y；r o l l i n g；p o r o u s b l a n k；m i c r o s t r u c t u r e；m e c h a n ic a l p r o p e r t ie s收稿日期！017-11-31;修订日期！018-01-07通信作者：亚历山大•莫利亚尔，男，特聘教授，乌克兰国家工程院通信院士，E-m ail:m olyar. olekcandr@i. ua。

第53卷第5期表面技术2024年3月SURFACE TECHNOLOGY·85·激光表面改性技术激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的微纳压痕尺寸效应付子聪1，杨诗婷1,2*，田宪会1，郎风超1，李继军1,3，张伟光1（1.内蒙古工业大学 理学院，呼和浩特 010051；2.成都工业学院 智能制造学院，成都 611730；3.上海电子信息职业技术学院 机械与能源工程学院，上海 201411）摘要：目的研究不同状态激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的纳米压痕尺寸效应。

方法对原始态合金分别进行600、700、800、900 ℃退火处理，利用扫描电子显微镜观察原始态和4种退火态合金的显微组织。

基于纳米压痕技术测量原始态及4种退火态合金的纳米硬度和弹性模量。

基于比例试样阻力模型、Nix-Gao模型和Meyer定律对纳米硬度进行函数拟合。

结果随着退火温度的升高，原始态组织从魏氏体逐渐演变为网篮组织。

5种形态的Ti-6Al-4V合金的硬度和弹性模量均出现随压入深度的增加而减小的现象，表现出典型的压痕尺寸效应，基于试验测得的原始态及4种退火态合金的纳米硬度分别为3.66、4.36、3.96、3.88、4.77 GPa，弹性模量分别为113.1、125.2、102.1、100.3、108.7 GPa；基于比例试样阻力模型计算的纳米硬度分别为3.53、4.34、3.92、3.52、4.04 GPa；基于Nix-Gao模型计算的纳米硬度分别为3.68、3.94、4.07、3.85、4.47 GPa；基于Meyer定律拟合出的迈耶指数分别为1.75、1.86、1.82、1.80、1.81，均小于2，均表现为正压痕尺寸效应。

结论激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的硬度及弹性模量均有典型的压痕尺寸效应；3种模型均能较好地描述原始态和退火态合金的压痕尺寸效应，Nix-Gao模型直接建立了纳米硬度和压痕深度的关系，其拟合结果更接近于试验结果，计算的硬度值也最为准确。

表面技术第53卷第1期SiC表面水滴型微织构的水润滑特性研究王鹏洋a，龙威a*，赵章行a，毛文元b，乔妍a（昆明理工大学 a.机电工程学院 b.化学工程学院，昆明 650500）摘要：目的提高水润滑条件下SiC陶瓷的摩擦性能。

方法通过对剪切力矩和摩擦因数的测试和计算，结合扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）观察试件表面的磨痕形貌及元素含量分布，分析转速、载荷和织构排布方式对变深度水滴型织构在SiC表面摩擦因数、磨损特征和摩擦化学反应的影响规律。

结果在变深度动压弹流润滑和摩擦化学反应的协同作用下，单侧水滴型织构试件在润滑介质从小端流向大端时可以实现更好的润滑性能，并且随着转速从200 r/min升至900 r/min，稳定摩擦因数从0.004增至0.068，远低于相同工况下斜槽型织构和无织构的光滑表面试件。

对于水滴型织构，当润滑介质从大端流向小端时，其呈现的摩擦因数与无织构表面光滑试件的摩擦因数相近，维持在0.014~0.114。

双侧水滴型织构在重载时具有更优异的润滑减摩效果，在200~900 r/min的转速范围内，能够提供稳定且较小的摩擦因数。

结论在SiC材料表面设计具有变深度特征的水滴型织构，可以有效提高系统的润滑减摩效果，特别是当润滑介质从织构较浅处流向较深处时，可以促进SiC试件表面的摩擦化学反应，生成的氧化物薄膜会覆盖在试件表面形成保护层，使SiC陶瓷的摩擦学行为得到改善。

关键词：碳化硅；水滴型织构；摩擦因数；摩擦化学反应；动压弹流润滑中图分类号：TH117 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)01-0096-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.01.009Water Lubrication Characteristics of Droplet Texture on SiC Surface WANG Pengyang a, LONG Wei a*, ZHAO Zhangxing a, MAO Wenyuan b, QIAO Yan a(a. School of Mechatronics Engineering, b. Faculty of Chemical Engineering,Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China)ABSTRACT: Surface micro-texture technology is a new type of lubrication and friction reduction, which is widely used in cutting tools, cylinder liner-piston rings, mechanical seals and other mechanical parts. In recent years, surface micro-texture has been proved to have excellent properties of reducing friction, reducing wear and improving lubrication properties between friction pairs. In this work, the friction-reducing effect of variable-depth micro-texture with droplet shape on silicon carbide material under water lubrication condition was studied and its mechanism was revealed.SiC with a diameter of 50 mm, a thickness of 20 mm, and a surface roughness of 0.02 μm was used as specimen. The LM-20 laser marking machine was used for fabricating the droplet texture and chute texture on the surface of SiC specimen.收稿日期：2022-11-02；修订日期：2023-05-12Received：2022-11-02；Revised：2023-05-12基金项目：云南省科技厅基础研究专项重点项目（202301AS070034）；云南省“万人计划/青年拔尖人才”项目（YNWR-QNBJ-2018-162）Fund：Yunnan Fundamental Research Projects (202301AS070034); Yunnan Province Ten-thous and Talents Program/Youth Top-notch Talent Program (YNWR-QNBJ-2018-162)引文格式：王鹏洋, 龙威, 赵章行, 等. SiC表面水滴型微织构的水润滑特性研究[J]. 表面技术, 2024, 53(1): 96-104.WANG Pengyang, LONG Wei, ZHAO Zhangxing, et al. Water Lubrication Characteristics of Droplet Texture on SiC Surface[J]. Surface Technology, 2024, 53(1): 96-104.*通信作者（Corresponding author）第53卷第1期王鹏洋，等：SiC表面水滴型微织构的水润滑特性研究·97·Furthermore, SEF-680 surface roughness profile shape measuring instrument was used to measure the roughness of the textured surface after processing to ensure that the processed micro-texture was consistent with the designed texture shape and size. In order to match with the SiC specimen, a friction and wear testing machine was independently built. The processed lower specimen was fixed in the oil pool by means of pin connection, and the upper specimen was fixed on the rotating shaft by means of screw thread connection. The shear torque of the friction pair under different load, speed and distribution modes was tested ona self-designed friction testing machine, and the friction coefficient was calculated to evaluate the effect of the droplet texture onthe lubrication and friction reduction of the specimen. Furthermore, Scanning Electron Microscope (SEM) and Energy Disperse Spectroscopy (EDS) were used for detecting the surface wear of different specimens and the element distribution on the surface of specimens before and after the test. Finally, the lubrication mechanism of micro-texture in the depth of droplet deformation was proved.Under the synergistic effect of variable-depth elastohydrodynamic lubrication and friction-chemical reaction, the specimen with unilateral droplet texture could achieve better lubrication performance when the lubricative medium flew from small end to large end while the speed increased from 200 r/min to 900 r/min and the stable friction coefficient increased from 0.004 to0.068. It was much lower than that of the specimens with chute texture and smooth surface under the same working conditions.When the fluid flew from the large end to the small end, the friction coefficient of the specimen with droplet texture was similar to that of the specimen with smooth surface, which was maintained at 0.014-0.114. The bilateral droplet texture had more excellent lubrication and friction reduction effect under heavy load, and could provide stable and relatively small friction coefficient in the speed range of 200-900 r/min.The design of the droplet texture with variable depth on the surface of SiC material can effectively improve the lubrication and friction reduction effect of the system, especially when the lubrication medium flows from the shallow part of the texture to the deep part. It can promote the tribological chemical reaction on the surface of SiC specimen, and the generated oxide film will cover the surface of the specimen to form a protective layer, so that the tribological behavior of SiC ceramics can be improved.KEY WORDS: silicon carbide; droplet texture; friction coefficient; frictional chemical reaction; elastohydrodynamic lubrication表面微织构技术作为一种有效改进零件摩擦学性能的手段，广泛应用于切削刀具[1-4]、气缸套-活塞环[5-6]、机械密封[7-8]等领域，近年来已被证实具有减少摩擦、降低磨损和改善摩擦副润滑特性等优点[9-14]。

—————————钛合金表面激光熔覆原位合成ＴｉＢ＋ＴｉＢ：／Ｔｉ复合材料涂层蔡利芳等——公式（７）中的Ｃ“为恒压摩尔热容，其中口ｉ，ｂ；，ｃ；，ｄ；为物质ｉ的特性常数。

对于任何一个化学反应其吉布斯自由能变化的计算公式可表示为：ＡＧ＝Ｇ产物一Ｇ反应物（８）利用文献［９，１０］中的热力学数据，按照上面给出的公式计算了上述化学反应的吉布斯自由能ＡＧ，计算结果见图１。

由图可知，三个反应的吉布斯自由能变化△Ｇ均为负值，说明在激光熔覆过程中，上述三个反应均可能发生。

同时，由于反应（２）的吉布斯自由能变化值最低，因此在Ｔｉ—Ｂ材料系统中生成ＴｉＢ：的倾向最大，但是当有过量Ｔｉ存在时，先生成的ＴｉＢ：将会与过量的Ｔｉ发生式３所示的反应，形成ＴｉＢ，因此激光熔覆结果中会存在ＴｉＢ和ＴｉＢ２两种增强相。

０－６０．１２０・１Ｂ０—２４０－３０００５００１０００１５００２０００２５００眦２０３０４０５０６０７０８０９０１００１ｌＯ２０／（‘）图２激光熔覆涂层Ｘ射线衍射谱图３为激光熔覆层横截面的组织，从图中可知，在两种不同比例混合粉末条件下，激光熔覆层均与基体形成了良好的冶金结合，激光熔覆层内部组织致密，反应生成的增强相均匀地分布在钛合金基体中。

随着Ｂ粉含量的增加（见图３ｂ），熔覆层中形成的增强相增多。

由于试验中预置粉末层较厚，在结合界面处由于激光能量不足存在少量的未完全反应的Ｂ颗粒（图３ａ中箭头所示）。

在图３ａ中界面附近出现未形成增强相颗粒的区域（Ａ），是由于表面部分熔化的钛合金粉末颗粒未及参与激光熔池的物理冶金过程所致。

图１式（１）式（２）和式（３）的Ｇｉｂｂｓ自由能ＡＧ随温度的变化２．２微观组织和相分析（ａ）ｎ—ＩＢ（”Ｔｉ－２Ｂ单道激光熔覆带表面光滑，均匀致密，无裂纹，宽约４．５ｍｍ，厚约１．５ｍｍ。

图２是Ｔｉ－２Ｂ混合粉末经激光图３激光熔覆层横截面的宏观形貌熔覆后熔覆层的ｘ射线衍射分析结果，由图２可知，熔（Ｐ２１．５ｋＷ，Ｖ＝５。