硅酸钠浓度对Ti3Al基合金微弧氧化层生长及其摩擦磨损性能的影响

作     者：贾文婷 王文波 田林海 王晓云 常勇强 张伟樯 聂勇 JIA Wen-ting;WANG Wen-bo;TIAN Lin-hai;WANG Xiao-yun;CHANG Yong-qiang;ZHANG Wei-qiang;NIE Yong

作者机构：太原理工大学机械工程与运载学院学院太原030024 太原理工大学表面工程研究所太原030024 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2019年第48卷第7期

页      面：104-111页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 0806[工学-冶金工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：山西省自然基金项目(201801D121098) 山西省回国留学人员科研资助项目(2016-025)~~ 

主　　题：Ti3Al基合金 微弧氧化 摩擦磨损 微弧氧化层 硅酸钠 电压 

摘      要：目的研究硅酸钠溶液浓度对Ti3Al基合金表面制备微弧氧化膜层结构的影响,以提高Ti3Al基合金微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。方法采用恒流模式微弧氧化电源,分别在6、8、10g/L的Na2SiO3电解液中,对Ti3Al基合金试样进行微弧氧化处理,用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、ImageJ软件、X射线衍射仪(XRD)及显微硬度仪,分析微弧氧化膜层的表面形貌和截面形貌、元素分布、厚度、相组成以及表面硬度。用CFT-I型磨损试验机研究不同微弧氧化膜层的摩擦磨损性能。结果随着Na2SiO3浓度的增加,微弧氧化的工作电压与起弧电压均逐渐减小。微弧氧化层表面呈多孔状,存在熔融物堆积导致的环状凸起。随着Na2SiO3浓度的增加,氧化层表面微孔直径减小,膜层逐渐增厚。微弧氧化膜层主要Al2O3、SiO2、TiO2、Nb2O5以及Al2SiO5相组成,微弧氧化处理明显降低了Ti3Al基合金的摩擦系数和磨损率。电解液Na2SiO3质量浓度为10g/L时,微弧氧化膜层的平均摩擦系数为0.49,磨损率仅为2.1×10^-7mm^3/(N·mm),主要表现为微切削磨损与轻微的粘着磨损。结论随着硅酸钠浓度的增加,有利于提高微弧氧化膜层的形成速率,缩短反应时间。微弧氧化处理能够显著改善Ti3Al基合金的耐磨性。