SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂对磨副材料对离子渗氮工业纯钛TA2磨损性能的影响

侯斌斌^1,2，岳文^1,2，杜迎军^1,3，佘丁顺^1,2，杨兴宽⁴，刘家浚⁵

1. 中国地质大学(北京)工程技术学院2. 中国地质大学(北京)国土资源部深部地质钻探技术重点实验室3. 北京石油机械厂4. 中国铁道科学研究院金属及化学研究所5. 清华大学机械工程系

摘 要：研究了离子渗氮处理工业纯钛TA2与硬质材料对磨的磨损性能。采用球盘摩擦磨损试验机评价摩擦学性能,选取了3种硬度的对磨副材料Si O2、Al2O3、Zr O2。利用光学显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对渗氮前后TA2的微观组织结构和硬度进行表征,并分析磨痕的表面形貌及元素组成。结果表明,渗氮后TA2表面生成了80μm厚的Ti N、Ti2N和α-Ti（N）硬质相渗氮层,表面硬度由140 HV提高至1260 HV,耐磨性能得到了提高。未处理样品的磨损机制主要是严重的黏着磨损、塑性形变和一定程度的磨粒磨损;渗氮样品的磨损机制主要为磨粒磨损,磨损率随对磨副材料硬度的升高而增大。

关键词：工业纯钛TA2;离子渗氮;钛合金钻杆;摩擦学性能;