在实际工况中,零件表面的摩擦磨损时,几种磨损是同时存在的。表面光洁度、零部件和对磨材料组合、表面硬度以及润滑油粘度等是影响接触疲劳磨损的
在实际工况中,零件表面的摩擦磨损时,几种磨损是同时存在的。表面光洁度、零部件和对磨材料组合、表面硬度以及润滑油粘度等是影响接触疲劳磨损的主要因素。因此,在机械设计中,从结构、制造和材料等方面采取措施来提高零件的耐磨性,但还是要根据零件的具体工况,设计合适的零部件。
1.4钛合金磨损的研究进展
1.4.1钛合金磨损概述
钛合金在不同行业得到了广泛应用,但是材料既然有它优点就会有一定的缺点。钛合金也不例外,它的表面硬度较低,通常小于350HV,所以其耐磨性也较差,在大多数工况条件下,钛合金的硬度值满足不了实际生产的要求。例如,当用钛合金作为滑动部件时,与对磨材料容易产生粘着,因此会造成粘着磨损,这种情况就会加剧零件的磨损,进而缩短其使用寿命。钛合金的低摩擦学属性主要因为: 表面氧化物的保护作用很低以及低的塑性剪切抗力和加工硬化[19]。据统计,因为低硬度形成摩擦磨损,最终导致钛合金机器零件失效的,约占到80%左右 [20],因此钛合金摩擦磨损的研究就显得尤其重要。腐蚀磨损、粘着磨损、疲劳磨损以及冲蚀磨损是钛合金摩擦磨损的主要失效形式。在钛合金实际应用中,通常情况下是一种磨损诱发其它形式的磨损,然后几种形式的磨损同时存在,导致零件失效。当然根据具体的工况条件,磨损形式的主次不同[21]。
1.4.2钛基复合材料的研究
钛基复合材料按照增强相可以分为连续增强和非连续的颗粒增强钛基复合材料。早期钛基复合材料主要以连续碳化硅纤维增强为主,复合材料的机械性能得到了显著的提升,同时也具有高比刚度、抗蠕变性和较高的抗疲劳性等特点,被广泛应用于实际生活中。但纤维连续增强相的钛基复合材料有一定的缺点,例如制备成本高,制备过程比较复杂,不易进行二次加工等,所以目前的研究方向为颗粒增强的钛基复合材料。颗粒增强具有成本低,具有各向同性的优点,在航空航天、汽车等领域得到了人们的关注,具有一定的开发意义。
近30年来,科学家们在钛基复合材料方面做了大量的科研,取得了一定的研究成果,并且逐步进入产业化。欧美科技大国已经将钛合金大量使用于航空航天、导弹、军舰等军工业,其中美国走在了世界前列。例如,美国的F-22战斗机中,钛的使用量达到了45%。另外钛合金的开发处于领军地位的还有英国和中国等。日本主要致力于民用钛合金的研究,其民用钛合金处于世界领先地位。