Ni-石墨含量對(duì)TC4鈦合金表面自潤(rùn)滑耐磨熔覆層組織與摩擦學(xué)性能的影響

張?zhí)靹偅?波，張志強(qiáng)，劉亞楠，薛 鵬

(1 中國(guó)民航大學(xué) 航空工程學(xué)院，天津 300300；2 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，哈爾濱 150001；3 中國(guó)民航大學(xué) 工程技術(shù)訓(xùn)練中心，天津 300300)

TC4鈦合金是航空發(fā)動(dòng)機(jī)常用的一種重要結(jié)構(gòu)材料，其密度低、比強(qiáng)度高，在減輕發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量、提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)響應(yīng)等方面發(fā)揮了重要作用[1-3]。但TC4鈦合金摩擦因數(shù)高，在氣流沖蝕、高速氣動(dòng)載荷等摩擦副環(huán)境較為苛刻的工況下，其服役安全性難以得到有效保證，因此提升TC4鈦合金表面綜合力學(xué)性能是民航安全領(lǐng)域普遍關(guān)注的重要課題[4-5]。

目前，激光熔覆已經(jīng)普遍用于TC4鈦合金表面復(fù)合功能涂層的制備，并取得了良好的效果[6-8]，如張?zhí)靹偟萚8]通過(guò)同軸送粉激光熔覆技術(shù)在TC4鈦合金表面制備的Ti2SC-Ti2Ni鑲嵌結(jié)構(gòu)相自潤(rùn)滑耐磨涂層，使TC4鈦合金表面減摩、耐磨性能得到了顯著提升。石墨屬于P63/mmc六方晶系，具有典型的層狀結(jié)構(gòu)特征，相比MoS2,WS2等層狀結(jié)構(gòu)潤(rùn)滑劑來(lái)說(shuō)，石墨的化學(xué)穩(wěn)定性和耐高溫性更優(yōu)；h-BN同樣是一種常用層狀潤(rùn)滑劑，與石墨具有相似的晶體結(jié)構(gòu)(六方晶系)及物化性能，但石墨熔點(diǎn)[9](3652 ℃)更高，且石墨溶解后提供的C溶質(zhì)是制備增強(qiáng)涂層的優(yōu)良原位合成元素。因此，石墨常被用于鈦合金、鎳基合金等多種合金材料表面自潤(rùn)滑耐磨熔覆層的制備，并取得了良好的應(yīng)用效果[10-12]。目前，在TC4鈦合金表面以石墨或鎳包石墨作為材料體系的激光熔覆層制備中，石墨作為添加劑的目的主要是原位增強(qiáng)相的合成以及石墨潤(rùn)滑相的保留。……