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《中國(guó)表面工程》紀(jì)秀林等工作：激光沖擊對(duì)鈦基非晶合金摩擦學(xué)性能的影響

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2024-07-22  瀏覽次數(shù)：2799
鈦基非晶合金（BMG）由于其內(nèi)部無(wú)晶界和位錯(cuò)等缺陷，表現(xiàn)出比傳統(tǒng)晶態(tài)鈦合金更優(yōu)異的性能。然而，鈦基非晶合金的應(yīng)用還面臨著很多挑戰(zhàn)，其摩擦學(xué)性能仍然有待提高。常用一些后處理方法提高非晶合金的力學(xué)性能，例如通過(guò)冷熱循環(huán)處理可以提升鈦基非晶合金的塑性和摩擦學(xué)性能，也可以通過(guò)高壓扭轉(zhuǎn)增強(qiáng)鋯基非晶合金的室溫塑性。激光沖擊（LSP）強(qiáng)化技術(shù)具有短脈沖、高能量等特點(diǎn)，沖擊產(chǎn)生的殘余應(yīng)力可以改善合金表面性能，提高材料的抗疲勞和耐磨性能，激光沖擊可以在非晶合金表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力，提高非晶合金的塑性。但是，激光沖擊有可能導(dǎo)致的硬度下降為其摩擦學(xué)性能的變化增添了不確定性。

來(lái)自汕頭大學(xué)的紀(jì)秀林等通過(guò)激光沖擊工藝對(duì)鈦基非晶合金進(jìn)行強(qiáng)化處理，重點(diǎn)研究了鈦基非晶合金在3.5%NaCl模擬海水環(huán)境中的摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明激光沖擊強(qiáng)化顯著提高了鈦基非晶合金的抗腐蝕性能和腐蝕磨損性能。相關(guān)研究成果于2024年7月在《中國(guó)表面工程》網(wǎng)絡(luò)首發(fā)。

研究人員為提高鈦基非晶合金的摩擦學(xué)性能，采用脈沖能量分別為3、5和7J，光斑直徑3mm及搭接率50%的激光沖擊工藝對(duì)鈦基非晶合金Ti32.85Zr30.21Cu9Ni5.28Be22.66進(jìn)行強(qiáng)化處理，并重點(diǎn)研究鈦基非晶合金在3.5%NaCl模擬海水環(huán)境中的摩擦學(xué)性能。XRD圖譜表明該非晶合金在激光沖擊處理前后的晶態(tài)結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生明顯變化（圖1），但是激光沖擊顯著提高了鈦基非晶合金的被沖擊表面和橫截面的硬度，而且隨著激光脈沖能量的增加，硬度提升效果增強(qiáng)，表面粗糙度增大（圖2）。另一方面，激光沖擊強(qiáng)化顯著提高了鈦基非晶合金在模擬海水環(huán)境中的耐腐蝕性能。在20N載荷的滑動(dòng)條件下，7J脈沖能量沖擊后的腐蝕速率較鑄態(tài)樣品降低了約47.2%。同時(shí)，激光沖擊也顯著降低了鈦基非晶合金的腐蝕磨損率，而且該磨損率隨著激光脈沖能量的增大而降低（圖3-4）。在10N載荷下，7J脈沖能量沖擊后的磨損率較鑄態(tài)樣品降低了約47.3%。鈦基非晶合金的主要磨損機(jī)制為粘著磨損。激光沖擊有利于鈦基非晶合金的再鈍化、抑制塑性變形和粘著傾向，進(jìn)而提升其在腐蝕環(huán)境下的摩擦學(xué)性能。該項(xiàng)工作為促進(jìn)非晶合金及其涂層的工程應(yīng)用提供了新的思路。

該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、汕頭大學(xué)卓越人才計(jì)劃的資助。

特別提示：本信息由相關(guān)企業(yè)自行提供，真實(shí)性未證實(shí)，僅供參考。請(qǐng)謹(jǐn)慎采用，風(fēng)險(xiǎn)自負(fù)。


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