张家铭，余 伟,2,3，张泽宇

(1 北京科技大学 工程技术研究院,北京 100083；2 高效轧制国家工程研究中心,北京 100083；3 国家板带先进装备工程技术研究中心,北京 100083)

钛及钛合金作为一种新型结构材料，具有相对密度小、比强度高和耐腐蚀等优良特性，被广泛用于航空航天[1]、生物医学[2]和能源化工领域[3]。但是其表面硬度低，耐磨性差，滑动摩擦时会产生严重的黏着、磨料磨损及微动损伤等磨损失效形式[4]，影响其应用范围。据统计，钛合金机器零件中由摩擦磨损导致的失效占失效总数的80%[5]。

钛合金与不同摩擦副的滑动摩擦与摩擦副、温度和钛合金成分相关。TC4与GCr15干滑动摩擦产生的摩擦热堆积使温度达到780 ℃时，摩擦因数达到峰值0.30。温度高于相变点时，β晶粒快速生长使塑性降低，同时摩擦面形成疏松的Ti2O和V2O3，使摩擦因数增大[6]。Bailey等[7]将经不同时间氧化的纯钛与Al2O3摩擦副对磨，发现摩擦因数曲线中可以识别出4个摩擦区，分别具有与有氧化皮、部分去除氧化皮、富氧α层和基体对应的特征；纯钛最理想的摩擦学系统应为富氧α层支撑的黏附持久氧化皮，后续可通过表面机械研磨或控制缓冷来稳定获取。乔竹辉等[8]对比研究了Ti-46Al-2Cr-2 Nb和TC4的干摩擦学性能，二者摩擦因数均在0.45～0.58之间。

磨损是由于相互接触的物体表面相对运动使物体工作表面上逐渐丧失物质、发生损耗或产生残余应力变形的现象。钛合金磨损失效形式主要有冲蚀磨损、腐蚀磨损、黏着磨损、微动磨损及疲劳磨损[9]。在实际的磨损过程中，往往是几种磨损形式同时发生，只是在温度、载荷和滑动速率等条件下产生主次的区别。……