激光微凸化超弹TiNi合金表面摩擦学性能

运用激光技术在TiNi合金表面构造规则微凸表面形貌。采用销-盘摩擦试验机评价规则微凸表面在不同载荷和速度下的摩擦学性能。结果表明:具有规则微凸表面形貌的TiNi合金有着较低的摩擦系数;在L-TSA46抗氧防锈汽轮机油润滑下,这种表面的摩擦系数可降至0.1以下;而当载荷0.21MPa、速度0.25m/s时,低密度微凸表面形貌可使摩擦系数降低率达到最大(44.6%)。TiNi表面构造的规则凸体可改善耐磨性能,但改善程度与凸体的密度有关,其中密度最高者抗磨效果最好。扫描电镜观察发现,环绕在凸体周围的凹槽可富集摩擦初期产生的磨屑,起到延缓摩擦犁沟的形成、增强抗磨性的作用。

氧化处理TiNi合金薄膜的摩擦性能及其对滚动直线导轨滚道的防护

针对机床导轨类曲面,通过表面镀制TiNi合金薄膜来提高其耐磨性。TiNi晶态薄膜在干摩擦下虽具有优异的耐磨性,有效降低粘着磨损,但TiNi薄膜的摩擦系数偏大,一般在0.4~0.6的范围内。本文采用两种不同氧化处理工艺实现TiNi薄膜的氧化处理,利用球-盘式摩擦实验机考察了干摩擦条件下氧化处理后TiNi薄膜的摩擦学性能,并对镀膜滚动直线导轨滚道的防护性能作了初步研究。结果表明：两种表面氧化处理后的TiNi薄膜在干摩擦条件下均有明显的减摩耐磨效应;表面氧化处理后TiNi薄膜的摩擦系数均稳定在0.17~0.19,比未氧化处理的TiNi薄膜摩擦系数低60%左右;加热氧化处理的TiNi薄膜表面只出现了微压痕,未见粘着及薄膜剥落,而阳极氧化处理TiNi薄膜出现轻微的粘着痕迹,转移膜呈现片状。两种氧化处理的TiNi薄膜都能显著降低表面磨损,但加热氧化处理后TiNi薄膜的耐磨性能优于阳极氧化;加热氧化处理后的镀膜导轨具有良好的耐磨性,减轻了滚动直线导轨滚道的损伤。

TiNi形状记忆合金低速冲击性能的数值模拟

采用有限元法数值模拟了TiNi形状记忆合金(SMA)的低速冲击性能。考察马氏体相变过程中不同伪弹性模量和弹性应变极限对TiNi合金低速冲击性能的影响。结果表明,随着冲击速度的增加,4种材料的最大接触载荷和位移量都呈线性增加趋势;冲击速度相同时,3种不同伪弹性模量TiNi合金试样的最大接触载荷和位移量近似相等且都低于45#钢,TiNi合金试样产生的最大Von Mises应力和最大塑性应变都低于45#钢;超弹性模量为2.9GPa的TiNi合金产生的最大Von Mises应力和最大塑性应变均最低。TiNi形状记忆合金较低的超弹性模量和较大的弹性应变极限能够减小冲击过程中的最大Von Mises应力,抑制高塑性应变的产生并使塑性变形区域减小,从而提高TiNi合金的抗冲击性能。

新型超弹性轴承材料TiNi60合金的研究进展

TiNi60合金是一种弹性模量低、硬度大、比强度高、无磁性、尺寸稳定性好、耐腐蚀性强的新型超弹性轴承材料,NASA等国外研究机构对其进行了深入研究。系统阐述了TiNi60合金材料的特性,重点论述了其在熔炼与加工、硬度强化机理、力学性能、摩擦学性能、高温抗氧化行为以及超弹性等方面的国内外最新研究进展,分析了相关研究中存在的问题,并简要阐述了超弹性TiNi60合金在航空航天领域的应用前景,探讨了有关TiNi60合金材料亟需研究的内容,以期推动国内外相关研究进展。

芦荟内植钛合金表面的晶须生长研究

采用生物技术进行材料表面处理是极其重要和具有诱人应用前景的方法。芦荟作为常见的草本植物,富含多种活性成分。采用OM和SEM等手段主要研究在芦荟体内植入钛合金(TC4)并在TC4表面生成草酸钙晶须这一过程。合适的植入处理时间与一定的表面粗糙度对晶须的生成数量和长度起着决定作用。通过EDS分析晶须的化学成分可得到晶须的化学式为Ca(1-x)C2O4,其中x的取值范围为0.4到0.5。在扫描电镜(SEM)下观察到晶须的长度为40～100μm,直径为2.17～5.31μm。