通过激光表面处理诱导的微观结构变化改善的摩擦磨损性能和可湿性

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 表面工程是什么?表面工程是什么?
• 部落学 (tribology) 是一个学科.

背景情况:

• 1级具有理想的性能,但需要对表面进行修改以提高 Tribological 性能.
• 了解微观结构变化是优化表面处理以提高耐磨性的关键.

研究的目的:

• 研究Yb纤维激光表面处理对Ti等级1的摩擦和磨损性能的影响.
• 分析激光处理引起的微观结构和相位组合变化.
• 为了将表面修改与干滑条件下的tribological性能相关联.

主要方法:

• 使用空气中的Yb纤维激光器对Ti等级1的表面处理.
• 表面粗性和湿透性的表征.
• 通过共聚焦扫描电子显微镜 (CSM) 进行微结构分析.
• 使用能量分散光谱 (EDS) 进行化学成分分析.
• 使用X射线光谱 (XPS) 的相组合分析.
• 在干燥接触下对α-Al2O3进行摩擦和磨损测试.

主要成果:

• 与未经处理的Ti等级1相比,激光处理改变了表面粗性和湿透性.
• 在表面上形成氧化层 (TiO2:鲁,阿纳,布鲁基特).
• 在地下区域的α-Ti热诱导转化为β-Ti或α'-Ti.
• 带有β-Ti/α'-Ti地下和anatase/brookite表面层的样本显示了2倍低的摩擦系数.
• 这些优化样本的体积磨损指数 (Wv) 低10倍.

结论:

• 激光表面处理显著改善了Ti等级1的摩擦磨损性能.
• 形成特定的氧化阶段和地下微结构对于增强的 Tribological 性能至关重要.
• 精心选择激光处理参数对于优化耐磨性和可湿性至关重要.