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《中國表面工程》紀秀林等工作：激光沖擊對鈦基非晶合金摩擦學性能的影響

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2024-07-22  瀏覽次數(shù)：2848
鈦基非晶合金（BMG）由于其內(nèi)部無晶界和位錯等缺陷，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性能，例如通過冷熱循環(huán)處理可以提升鈦基非晶合金的塑性和摩擦學性能，也可以通過高壓扭轉(zhuǎn)增強鋯基非晶合金的室溫塑性。激光沖擊（LSP）強化技術(shù)具有短脈沖、高能量等特點，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，激光沖擊有可能導致的硬度下降為其摩擦學性能的變化增添了不確定性。

來自汕頭大學的紀秀林等通過激光沖擊工藝對鈦基非晶合金進行強化處理，重點研究了鈦基非晶合金在3.5%NaCl模擬海水環(huán)境中的摩擦學性能。結(jié)果表明激光沖擊強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%的激光沖擊工藝對鈦基非晶合金Ti32.85Zr30.21Cu9Ni5.28Be22.66進行強化處理，并重點研究鈦基非晶合金在3.5%NaCl模擬海水環(huán)境中的摩擦學性能。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，表面粗糙度增大（圖2）。另一方面，激光沖擊強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，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，進而提升其在腐蝕環(huán)境下的摩擦學性能。該項工作為促進非晶合金及其涂層的工程應(yīng)用提供了新的思路。

該項工作得到了國家自然科學基金、汕頭大學卓越人才計劃的資助。

特別提示：本信息由相關(guān)企業(yè)自行提供，真實性未證實，僅供參考。請謹慎采用，風險自負。


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