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《激光织构仿生非光滑表面抗磨性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第24卷第4期摩擦学学报Vol24,No42004年7月TRIBOLOGYJuly,2004激光织构仿生非光滑表面抗磨性能研究112韩志武,任露泉,刘祖斌(1.吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室,吉林长春130025;2.长春汽车研究所,吉林长春130051)摘要:采用激光织构技术在材料表面形成4种仿生非光滑表面形态,分析了织构表面金相组织结构,考察了其抗磨性能.结果表明,材料表面经激光织构处理后形成了微细的硬质金相组织,这有利于提高表面的抗磨性能;而将这种激光表面织构技术用于仿生非光滑表面形态,可以进一步提高表
2、面的抗磨性能;其中经激光织构处理的鳞片形非光滑表面的抗磨性能最佳.关键词:仿生学;激光织构;非光滑表面;抗磨性能中图分类号:TG312文献标识码:A文章编号:100420595(2004)0420289205随着科学技术的发展,对仪器、设备及材料的精例,其长期穿梭和出入于砂石或土壤中,但体表不发[9]密度要求越来越高,同时亦对零件表面的抗磨性能提生损伤.这是因为其体表的非光滑形态具有很好的出了更高的要求.与此相适应,研究者致力于探索新抗磨性能.根据几何非光滑结构单元的基本特征,生[1,2]的表面处理方法,以提高材料的抗
3、磨性能.表面重物非光滑体表形态主要包括鳞片形、凸包形、凹坑形、[10]熔强化法即是适应这种需要而出现的一种新技术.该波纹形和刚毛形等类型.蜣螂头部非光滑单元体技术利用高密度热源使试件表面在瞬间被加热、熔平面尺寸小于80Lm;以此为参考,我们用激光织构化,随后靠自身的导热能力自冷,获得高强度、高硬度技术在轧辊模型试件表面分别加工出鳞片形、凸包的金相组织.同其它表面改性方法相比,表面重熔强形、凹坑形及波纹形4种非光滑形态,进而针对不同化法具有节约合金元素、操作简便、可实现表面显著形态表面进行摩擦磨损试验;考虑到仿生非光滑单
4、元[3～6]硬化、处理后加工量小等优点.体的尺寸和分布规律以及加工工艺的限制,控制非光最近,摩擦学和仿生学相关研究和实践表明,表滑单元体尺寸为50～200Lm、间距为140～390Lm、面并非越光滑则越耐磨,具有一定非光滑形态的表面高度为10～30Lm(见图1).[7,8]反而往往具有更好的抗磨性能.鉴于此,本文作者1.2试验材料及试样制备将激光织构技术用于4种典型的仿生非光滑表面形利用激光织构技术(Lasertexturingtechnique,态,通过将激光织构表面重熔强化同仿生非光滑表面LTT),将高能量密度和高
5、重复频率的脉冲激光按一形态相结合,以提高材料表面强度和表面抗磨性能,定方式编组(采用单脉冲或多脉冲)并按等间隔作用从而提高零部件的综合性能;并进而确定经激光织构于轧辊模型试件表面,使试件表面发生融化;与此同处理的鳞片形非光滑形态表面为最佳抗磨表面.时,采用一定压力和流量的辅助气体以一定的入射角吹动熔融物,将其搬迁并按一定要求堆积到熔池边1实验部分缘,得到具有一定分布规律的不同非光滑表面形态轧1.1非光滑形态的优选辊模型试件.整个试件的加工过程在配置2000T2L仿生学研究表明,许多生物体表具有不同的几何型数控系统的专用
6、激光织构机上完成.轧辊模型试件非光滑形态,这些形态是生物为适应其生存环境经过为QT5025球墨铸铁空心圆柱体(内径<16mm,外径亿万年的进化优化而来.以穿山甲、蜣螂及蝼蛄等为<40mm,高10mm).采用XTJ230型电视摄影体视基金项目:国家863计划资助项目(2002AA331180);教育部跨世纪优秀人才培养基金资助项目(20030720);教育部博士点基金资助项目(2000018505);吉林省科技发展计划资助项目(200262822).收稿日期:2003209205;修回稿日期:2003211225ö联系人
7、韩志武,e2mail:zwhan@jlu.edu.cn.作者简介:韩志武,男,1969年生,博士,教授,博导,目前主要从事生物表面工程、地面机械仿生理论与技术研究.290摩擦学学报第24卷Fig1Metallographicstructuresoflaser2texturedsurfaceswithvarioussurfacepatternsobservedonaTV2photographmicroscope(90×)图1经激光织构处理的具有不同表面形态试样的表面形貌电视摄影体视显微照片(×90)显微镜观察处理后的4种
8、非光滑表面的形态,其相应织构处理的鳞片形仿生非光滑表面为最佳抗磨表面.的显微形态示于图1.2.2强化层的显微组织及强化机理在MM2200型摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损试件基体材料金相组织光学显微照片示于图4.试验.偶件为5mm×3mm×2mm的矩形试块(材可以看出基体材料由牛眼状铁素体、珠光体和球状石#质采用45钢);试验条件为:
