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微弧氧化处理对钛铌合金力学及摩擦磨损性能的影响*

2021-04-20冯晓飞王鹤峰

功能材料 2021年3期

冯晓飞,王鹤峰,冉 桂,赵 帅

(太原理工大学 机械与运载工程学院,太原 030024)

0 引 言

自20世纪50年代以来,钛及钛合金凭借其密度小,比强度高,耐腐蚀性好,生物相容性良好等特点,成为一种潜力巨大的材料并得到了迅速发展,目前已在生物医用、航空航天、国防工业等各个领域得到了广泛的应用[1-3]。β型钛合金具有优良的冷热加工性能、易锻造性能和更低的弹性模量[4-7],在航空航天飞行器部件和生物医用植入体的制造领域有着良好的发展前景,是当前钛合金材料的重点研究方向。钛铌合金是一种新型β钛合金,但钛铌合金的硬度较低,表面的耐磨性能较差[8-10],对其实际应用有一定的制约,因此在有必要对其表面进行改性处理以提升相关性能。

微弧氧化法是一种通过将有色金属放置在电解液中,在高电流高电压作用下,利用微弧放电在金属表面生成氧化膜的新型表面改性技术[11-14]。通过这一高新技术制备出的氧化薄膜与基体的结合能力强,能很大程度的改善基体合金多个方面的性能,如耐磨性、表面硬度和生物相容性等[15-19]。目前在钛合金微弧氧化改性这一方面已有很多国内外学者做了高水平的研究,Fazel等[20]通过微弧氧化法成功的在纯Ti和Ti6Al4V表面制备出氧化膜层,改性之后纯Ti和Ti6Al4V表面的耐蚀性和腐蚀磨损特性均得到了改善;Xue等[21]运用微弧氧化技术于Ti6Al4V合金表面制得了陶瓷涂层,并测出涂层的硬度和弹性模量与基体相比有明显提高; Wu等[22]在TiAl合金表面制成的微弧氧化膜层与基体合金相比,耐蚀性和耐磨性都有所改善;……

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