激光熔凝处理对NiTi形状记忆合金微动磨损性能的(2)

NiTi合金 激光

第７期张春华，等：激光熔凝处理对ＮｉＴｉ形状记忆合金微动磨损性能的影响

２３

微动磨损试验在ＳＲＶｍ摩擦磨损试验机上进行，用线切割的方法将材料切割成尺寸１０

ｌｌｌｎｌ

Ｘ

１０ｔｏｎｉ×４

ｍｉｌｌ的方块，样品表面采用ＳｉＣ金相砂纸逐

级打磨，金刚石研磨膏抛光、清洗、干燥备用。磨损试验采用球一平面接触方式，图１为微动磨损试验

机工作原理图。上试样为直径声１０ｌｎｎ＇ｌ的他０３陶瓷球，下试样分别为ＮｉＴｉ合金及其激光熔凝样品。

试验时，下试样固定不动，上试样做微小振幅往复运动。微动磨损主要试验参数：法向载荷Ｆ。为２０

Ｎ，

位移幅值Ｄ为５０胛，频率．厂为２０Ｈｚ，室温，空气介

质中磨损，循环次数为７．２×１０４次。

法向载荷

图１微动磨损试验机工作原理图

Ｆ目．１

Ｏｌｏｏｒａｔｉ（ｍｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｆｒｅｔｔｉｎｇｗｅａｒｔｏｓｔｏｒ

采用Ｓ一３４００Ｎ扫描电子显微镜及能谱仪对磨损样品表面磨痕形貌及磨损产物的成分进行观察和分

析，从而分析ＮｉＴｉ合金及ＮｉＴｉ激光熔凝层在该体系

下的微动磨损失效机制。用２２０５型表面粗糙度测量仪对磨损样品表面不同区域的微动磨损深度和宽度进行测量，并对磨损体积进行计算。

２结果及分析

图２为ＮｉＴｉ形状记忆合金改性前后微动磨损摩擦系数曲线，其中￡１，Ｌ２分别是ＮｉＴｉ合金及其激光熔

凝样品摩擦系数随循环次数的变化曲线。从图中可以看出，在磨损开始阶段，两条曲线的摩擦系数均比较低，随着循环次数的增多，摩擦系数有所增加，之后进入稳定磨损阶段，两种合金进入稳定磨损阶段的摩擦系数值分别为０．９５和０．８５。通常情况下旧Ｊ，在磨

损的初始阶段，摩擦系数较低；但随着时间的增加，摩擦副之间的接触面积增大，摩擦阻力增大，磨损加剧，

万方数据

导致摩擦系数有所增加，同时磨损产生磨屑，磨屑的

犁削作用也将影响到摩擦系数。此后，经过一段时间磨损运行，逐渐达到一个稳定的磨损阶段，摩擦系数也趋于稳定。试验结果表明，ＮｉＴｉ合金激光熔凝样品

由于组织细密，其摩擦系数有所降低。

～

籁

１龋

辅夤

循环次数（ｘｌ∞

图２微动磨损摩擦系数

图３为ＮｉＴｉ合金及其激光熔凝样品微动磨损表面磨斑宏观形貌及ＥＤＳ成分。从图中可以看出，ＮｉＴｉ合金样品表面磨斑呈近似椭圆形，ＮｉＴｉ合金激光熔凝样品表面磨斑为不规则椭圆形。在ＮｉＴｉ合

金磨斑的边缘可以看到少量与运动方向一致的磨

痕。磨痕的形成主要是由于在磨损的过程中，颗粒状的氧化物随着往复运动逐渐排除，参与磨损过程，

在样品边缘呈现出具有磨粒磨损特征的磨痕。这些

磨痕呈现出明显的犁沟状，犁沟产生的过程并不会

直接引起材料的去除，但在多次变形后会产生脱落

而形成二次磨屑，从而增加磨损的进程【９Ｊ９。在磨斑

的中心区域可以看出磨损比较严重，这主要是由于

样品与空气中的氧直接接触，磨损过程中磨痕中心

区域温度较高，氧化现象比较严重，同时由于应力的

作用，使形成的氧化膜破损，产生氧化物磨屑。在磨

损的初始阶段，剥落物呈片状，而后片状剥落物被研磨成粒状磨屑，随着摩擦副间相对往复运动而逐渐

被排出。

图３ｃ为图３ｂＮｉＴｉ合金激光熔凝样品磨斑中白色颗粒相Ａ点处ＥＤＳ成分定点分析结果。在Ａ１２０３摩擦副与ＮｉＴｉ合金激光熔凝层对磨时，上摩擦副Ａ１２０３表面的物料向熔凝样品表面转移，此现象在

ＮｉＴｉ合金微动磨损过程中未有发现。研究表明，Ｎｉ．Ｔｉ合金激光熔凝层对上摩擦副表面的犁削能力增

强，从而进一步说明激光熔凝处理提高了ＮｉＴｉ合金

表面的耐磨性。

NiTi合金 激光

焊接学报第２９卷

∞ＮｉＴｉ合金激光熔凝层

Ｊｌ

５．７

４．３

＇

—邑苦毯啜靛霉

１．４

０．０

—，“

１００

３００

５００

７∞

９００

能量Ｅ／ｋｅＶ

（ｃ）图３ｂ中Ａ点成分ＥＤＳ鲤ｉ果

图３磨损磨斑宏观形貌及ＥＤＳ成分分析

哟．３

Ｕａｃｒｏｇｒａｐｈｏｆｔｈｅｗｅａｌ＂ｓｃａｒｓａｎｄＥＤＳａｎａｌｙｓｉｓ

图４为Ｎｉ－Ｉ｜ｉ合金及其激光熔凝样品微动磨损

中心区域磨痕形貌。可以看出，ＮｉＴｉ合金表面产生大量的氧化物及磨屑，并呈现出一定粘着磨损的迹

象。而ＮｉＴｉ合金激光熔凝样品表面的磨损程度显

著降低，呈疲劳磨损的片状剥落。在微动磨损反复剪切应力作用下，材料亚表面产生裂纹，形成脱层损

伤，导致材料以薄片形式脱离母体。这说明同样在微动磨损严重区域，ＮｉＴｉ合金激光熔凝样品的氧化倾向明显低于ＮｉＴｉ合金基体材料，熔凝层的磨损情况也较ＮｉＴｉ合金轻。由此可见，对于ＮｉＴｉ和ＮｉＴｉ合 …… 此处隐藏：2603字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……