TC11合金作为一种典范的α+β双相钛合金，，，，，具有优异的高温稳固性和综协力学性能，，，，，可在500℃高温情形中体现优异的热稳固性，，，，，普遍用于航空发念头的压气机盘、叶片及要害结构件的制造[1-2]。。。。。。。。然而，，，，，钛合金的机械加工性能较差，，，，，属于典范的难切削质料。。。。。。。。现在切削刀具的质料以便质合金或高速钢为主，，，，，但在高速切削时，，，，，刀具磨损速率显著增添，，，，，严重影响了切削效率的提升[3-4]。。。。。。。。海内外许多学者从切削试验入手，，，，，研究工况条件下刀具在切削钛合金时磨损机理，，，，，并一定水平上表征了刀具磨损特征[5-7]。。。。。。。。但需指出的是，，，，，磨损实质上是摩擦副在接触应力作用下的渐进失效历程，，，，，其演变纪律与质料的摩擦学特征亲近相关[8]。。。。。。。。因此，，，，，从刀具-事情摩擦副的相互作用机制出发，，，，，深入探讨刀具磨损机理具有主要意义。。。。。。。。

相较于古板刀具质料，，，，，陶瓷刀具具有较低的摩擦因数、优异的耐磨性和抗粘结性等优点，，，，，更适用于钛合金等难加工质料的高速切削加工，，，，，在钛合金加工中具有辽阔的应用远景[9-11]。。。。。。。。本研究聚焦于钛合金切削历程中的刀具磨损问题，，，，，通过设计系统的摩擦学试验，，，，，深入研究陶瓷质料与TC11钛合金配制时的摩擦磨损行为，，，，，剖析差别工艺参数对摩擦特征的影响，，，，，从而为展现陶瓷刀具切削钛合金时的磨损机理以及提升加工外貌完整性提供理论支持。。。。。。。。

1、试验计划

摩擦磨损试验使用HT-1000型球-盘式高温摩擦磨损试验机，，，，，TC11钛合金试样为直径43mm，，，，，厚度5mm的圆盘，，，，，外貌硬度为42.17HRC，，，，，其他化学成份如表1所示；；；；；；；对磨样试样为直径4mm的Si33N44陶瓷球，，，，，硬度为75~80HRC。。。。。。。。

表1 TC11钛合金化学因素（质量分数/%）

试验主要选取3个要害摩擦学参数——速率、接触载荷和情形温度，，，，，剖析摩擦行为的影响纪律。。。。。。。。通过球-盘式摩擦磨损试验机举行干摩擦试验，，，，，研究差别工况参数（速率、接触载荷及情形温度）对试样摩擦学性能的影响纪律。。。。。。。。摩擦磨损试验计划如表2所示。。。。。。。。

表2 摩擦磨损试验计划

试验前接纳细密研磨工艺处置惩罚对磨面，，，，，确保外貌氧化层完全去除，，，，，用乙醇超声洗濯，，，，，吹风机烘干。。。。。。。。试验历程中，，，，，速率、接触载荷和情形温度等要害参数通过试验机控制系统实现调解；；；；；；；摩擦因数由系统实时纪录并生涯；；；；；；；接纳BSA224S-CW电子天平（精度为0.1mg）称量试验前后试样的质量损失，，，，，盘算其磨损率。。。。。。。。磨损率盘算公式为

式中：Δm 为各试样试验前后试样的质量损失；；；；；；；ρ为质料密度；；；；；；；Fm为法相载荷；；；；；；；L为滑动距离。。。。。。。。

接纳InspectF50型扫描电镜（SEM）视察磨损外貌形貌，，，，，接纳能谱仪（EDS）剖析试样磨损外貌的化学因素。。。。。。。。

2、试验效果与剖析

2.1磨损率

接纳失重法盘算差别转速、载荷、温度下TC11的磨损率如表3~5所示。。。。。。。。效果批注：随着转速的增添，，，，，磨损率泛起下降的趋势，，，，，转速从600r/min增添至1200r/min时，，，，，磨损率下降约25%，，，，，这归结于高转速时爆发大宗的摩擦热，，，，，导致摩擦副外貌微区软化或氧化膜形成，，，，，进而减轻磨损；；；；；；；随着载荷的增添，，，，，磨损率体现出逐渐增添的趋势，，，，，而16N时磨损率低于12N时磨损率，，，，，批注12N时剥层磨损加剧或16N时磨损形成的润滑层减缓磨损；；；；；；；随着温度的升高，，，，，其磨损率泛起出先降后增的特点，，，，，200℃时的磨损率比25℃时下降33%，，，，，400℃时的磨损率泛起回升但仍然低于25℃时的磨损率，，，，，说明200℃时爆发的氧化物起到了保；；；；；；ぷ饔，，，，，400℃时氧化物增多泛起下场部剥落；；；；；；；试验条件下，，，，，最低磨损率泛起在载荷为8N，，，，，温度为200℃，，，，，转速为1000r/min时，，，，，其值约为0.655×1066mm33/(N·m)。。。。。。。。

表3 差别速率下TC11的磨损率

表4差别载荷下TC11的磨损率

表5差别温度下TC11的磨损率

2.2速率对摩擦因数的影响

图1是在载荷为8N，，，，，转速划分为600,1000,1200r/min时的摩擦因数曲线及转变趋势。。。。。。。。摩擦初期，，，，，由于摩擦副接触面保存微观形貌升沉，，，，，导致现实接触面积相对较小，，，，，3种差别转速下的摩擦因数均泛起逐渐增添的趋势，，，，，主要由于磨合阶段的外貌顺应性调解。。。。。。。。第9min时，，，，，600r/min时的摩擦因数由最初的0.3上升至0.43，，，，，上升率43.3%；；；；；；；1000r/min时的摩擦因数由0.28上升至0.4，，，，，上升率40%；；；；；；；1200r/min时的摩擦因数由0.3上升至0.43，，，，，上升率43.3%。。。。。。。。从第9min最先，，，，，600r/min时的摩擦因数继续上升，，，，，上升趋势有所减缓，，，，，摩擦因数靠近0.5；；；；；；；1000r/min时摩擦因数阻止上升，，，，，并稳固在0.4上下；；；；；；；1200r/min时摩擦因数呈短暂下降趋势，，，，，最终稳固在0.4上下。。。。。。。。

纵观整个摩掠历程，，，，，1000r/min和1200r/min时，，，，，摩擦因数最终趋于稳固，，，，，主要缘故原由是速率较高时，，，，，在摩擦副外貌爆发大宗热，，，，，加速了氧化物的形成；；；；；；；600r/min时摩擦因数始终呈上升趋势，，，，，由于低速时氧化膜不易形成，，，，，且摩擦副外貌的氧沟一直增添，，，，，并陪同磨粒，，，，，造成摩掠历程不稳固。。。。。。。。

2.3载荷对摩擦因数的影响

图2为转速为800r/min，，，，，载荷划分为8,12,16N时摩擦因数曲线及转变趋势。。。。。。。。从中可以看出，，，，，在摩擦最先阶段，，，，，三者摩擦因数均呈上升趋势，，，，，第6min时，，，，，8N时的摩擦因数由最初的0.32上升至0.42，，，，，上升率31%；；；；；；；12N时的摩擦因数由0.42上升至0.58，，，，，上升率40%；；；；；；；16N时的摩擦因数由0.28上升至0.39，，，，，上升率39%。。。。。。。。从第6min最先，，，，，8N时的摩擦因数趋于稳固，，，，，摩擦因数靠近0.5；；；；；；；12N时摩擦因数继续增添，，，，，最终稳固在0.63左右稳固；；；；；；；16N时摩擦因数阻止上升趋势，，，，，并稳固在0.38上下。。。。。。。。纵观整个摩掠历程，，，，，12N时摩擦因数平均值最大，，，，，16N时摩擦因数最小，，，，，12N时摩擦因数波动规模较大，，，，，8N和16N时波动相对较小，，，，，主要缘故原由是12N时，，，，，摩擦外貌泛起分层，，，，，并有边沿剥落，，，，，剥落颗粒进入滑道，，，，，加深犁沟，，，，，增大摩擦因数，，，，，导致波动较大；；；；；；；在16N时，，，，，摩擦外貌迅速爆发大宗平滑的氧化膜，，，，，减小摩擦因数，，，，，降低了外貌剥落水平；；；；；；；8N时外貌分层未爆发，，，，，滑道磨粒较少，，，，，抑制摩擦因数进一步增大。。。。。。。。

2.4温度对摩擦因数的影响

图3是速率1000r/min，，，，，载荷为8N，，，，，温度划分25,200,400℃下摩擦因数曲线及转变趋势，，，，，可以看出：3个温度条件下，，，，，摩擦因数均履历了8min上升期，，，，，在上升期内，，，，，25℃时的摩擦因数均小于200℃和400℃时的摩擦因数。。。。。。。。8min后，，，，，25℃时摩擦因数继续增添，，，，，并在10min后摩擦因数抵达0.46，，，，，逐渐趋于稳固；；；；；；；200℃和400℃在第8min抵达最大值，，，，，随后最先呈下降并在12min抵达0.38，，，，，逐渐趋于平稳；；；；；；；平稳摩擦期内，，，，，25℃摩擦因数总大于200℃和400℃时，，，，，200℃和400℃时的摩擦因数巨细基内情等，，，，，趋势一致。。。。。。。。纵观整个摩掠历程，，，，，三者均履历8min左右的磨合期，，，，，常温下摩擦因数相对高温时不太稳固，，，，，高温摩擦因数巨细转变趋势基本一致，，，，，主要缘故原由是常温时，，，，，滑道外貌难于形成大宗氧化膜，，，，，并有少量颗粒剥落，，，，，造成摩擦因数升高和不稳固；；；；；；；而在200℃和400℃时，，，，，物质的活性增添，，，，，加之摩擦爆发的热，，，，，容易在外貌形成氧化物，，，，，从而降低摩擦因数。。。。。。。。

2.5磨损形貌及机理剖析

图4是TC11在差别温度条件下的磨损外貌形貌。。。。。。。。25℃下可视察到显着的犁沟槽和磨粒磨损特征，，，，，同时陪同局部玄色磨痕和碎片层的形成。。。。。。。。与25℃时相比，，，，，200℃的磨损外貌犁沟显着变深，，，，，保存白色长条状剥落物，，，，，且剥落征象较量严重，，，，，剥落物粘着在滑道内，，，，，随着摩擦副运动，，，，，加剧摩擦副的磨损；；；；；；；400℃时磨面逐渐变平滑，，，，，犁沟变浅，，，，，泛起成片玄色物质，，，，，分层征象显着。。。。。。。。

能谱剖析（EDS）数据如表6和图5所示，，，，，展现了温度对外貌化学因素的显著影响。。。。。。。。

表6磨损外貌EDS因素剖析（质量分数/%）

效果批注，，，，，随着温度升高，，，，，外貌氧元素含量泛起出显着的增添趋势。。。。。。。。摩擦因数与氧含量呈负相关关系，，，，，这可能是由于高温情形下天生的氧化物起到了润滑效果。。。。。。。。进一步剖析摩擦外貌，，，，，探讨其外貌主要因素状态，，，，，除基体元素外，，，，，摩掠历程导致O和C元素显著富集，，，，，同时Si和N元素含量也爆发显着转变。。。。。。。。O元素含量从25℃的11.82%增至400℃时的24.47%，，，，，证实了氧化反应的温度依赖性；；；；；；；C元素的泛起体现了摩擦诱导碳化物的形成；；；；；；；Si元素的含量随着温度升高逐渐降低，，，，，从常温的3.02%降至高温条件下的较低水平；；；；；；；N元素在400℃时抵达1.22%的峰值浓度。。。。。。。。说明在常温下，，，，，大宗的Si元素黏附在钛合金磨面上，，，，，随着温度的升高，，，，，氧化物的形成不但改善了摩擦性能，，，，，还抑制了Si元素的扩散。。。。。。。。同时氮元素在重大热-力耦合情形中与其他元素团结，，，，，爆发了一定的氧化物。。。。。。。。

团结图4磨损区域的SEM形貌可以看出：在25℃和200℃时，，，，，主要以磨粒磨损为主，，，，，伴有粘着磨损，，，，，保存少量氧化磨损；；；；；；；400℃时，，，，，由于氧化物大宗天生，，，，，氧化区域扩大，，，，，以是主要以氧化磨损为主，，，，，伴有磨粒磨损和少量粘着磨损。。。。。。。。

3、结论

1）随着转速、载荷的增添，，，，，TC11钛合磨损率均泛起出逐渐增添的特点，，，，，而随着温度的增添，，，，，其磨损率体现出先降后增的趋势，，，，，最低磨损率爆发在载荷为8N，，，，，温度为200℃，，，，，转速为1000r/min时，，，，，其值约为0.655×10?6?6 mm33/(N·m)。。。。。。。。

2）转速和载荷对TC11钛合金摩掠历程影响相对显著。。。。。。。。低转速时，，，，，摩擦因数随时间转变波动较大，，，，，且不稳固；；；；；；；速率较高时，，，，，摩擦因数较快进入稳固状态，，，，，在小规模波动；；；；；；；因磨面氧化层的形成，，，，，外貌氧及磨粒的影响，，，，，12N时摩擦因数最大，，，，，其值约为0.5796,16N时摩擦因数最小，，，，，约为0.3663。。。。。。。。

3）25℃和200℃时，，，，，主要以磨粒磨损为主，，，，，伴有粘着磨损，，，，，随温度升高；；；；；；；400℃时，，，，，磨损区域氧化物增添，，，，，磨损机理以氧化磨损为主，，，，，并伴有磨粒磨损。。。。。。。。

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