微弧氧化對TC4鈦合金微動磨損行為的影響

俞樹榮，馬邦豪，宋 偉，何燕妮，景鵬飛，塵 強

(蘭州理工大學, 甘肅 蘭州 730050)

微動是指名義上靜止的兩接觸體表面在振動工況下(如疲勞載荷、機械振動)發生的極小振幅的相對運動[1]，其振幅為微米量級(一般小于300 μm)，普遍存在于航天航空、化工設備、核電能源等眾多領域。微動會對機械配合件造成形式復雜且具有隱蔽性的損傷[2]，造成巨大的安全隱患和經濟損失，影響構件的安全性和可靠性，已成為大量關鍵零部件失效的主要原因之一[3-5]。

鈦合金因其密度低、比強度高、耐腐蝕性良好等特點被廣泛應用在眾多工程領域[6]，然而由于硬度低、抗疲勞性能差、耐磨性較差等原因，使其對微動損傷十分敏感。有研究表明，微動作用可使鈦合金疲勞極限降低20%～50%，嚴重影響其使用壽命，給實際工程應用帶來危害[6-8]。近些年，為提高鈦合金表面性能出現了較多的表面改性方法[9，10]，其中微弧氧化技術是通過電解液與相應電參數組合，在金屬表面原位生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷涂層。如劉百幸等人[9]研究了微弧氧化膜的磨損性能及失效機理，發現在干摩擦和油潤滑環境下，剪切應力和壓應力分別是導致膜層失效的主要因素，采取有效潤滑可提高膜層的使用壽命；楊力等人[11]研究了不同合金表面微弧氧化膜層的硬度及磨損形貌，發現TA1和TC10鈦合金表面微弧氧化膜層的抗磨特性優于TC4鈦合金表面微弧氧化膜層；齊玉明等人[12]研究了鈦合金表面高硬度微弧氧化膜的耐磨性，發現采用高濃度鋁酸鹽電解液制備的微弧氧化膜具有較高硬度，在滑動干摩擦條件下表現出優異的耐磨性?！?br>