《表3 TC6合金在不同介质中的磨痕参数》

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《TC6钛合金渗碳层在不同介质环境中的腐蚀磨损性能》

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图8为TC6合金原样和渗碳样在4种介质中磨损后的三维形貌图及轮廓曲线。从图可以看到，渗碳处理后合金的表层粗糙度增大，但由于硬度的提高，磨损过程中只有凸起部分发生接触和轻微磨损，因而磨损量较小，摩擦因数总体也比原样低。在不同介质中，未经渗碳处理的TC6合金磨损后表面形成了较深的犁沟且犁沟内附着磨削，而渗碳后的TC6合金磨损后表面相对原样而言比较光滑仅有少量较浅的犁沟。这是由于TC6合金基体本身较软，增加了磨面间的咬合度，使得磨损过程中产生大量的磨削并附着在对磨球及合金表面，其磨损机制以粘着磨损为主[25]；而经渗碳处理后试样表层的Ti C陶瓷相具有较高的硬度，能有效减缓Al2O3球对表面的切割作用，在磨损过程中磨削的产生将减小磨面间的接触面面积，其磨损机制主要为磨粒磨损[26]。在蒸馏水中，渗碳处理后的TC6合金磨痕最浅，约为1.37μm；而原样的达到19.63μm，是渗碳样的14倍（表3）。在0.1%HF溶液中，腐蚀是造成材料损失的主要因素。从图8（c）可以看出，原样的整个表面的磨痕比较均匀，这是由于犁沟中的凸起和凹陷部分在腐蚀液中形成腐蚀电池，在F-作用下，凸起区域迅速被腐蚀。同时未磨损区域因发生较快的全面腐蚀，因而在0.1%HF溶液中原样与渗碳样的相对磨痕最浅，粗糙度最低。在0.9%NaCl溶液中原样在摩擦过程中产生较深、较宽且均匀有序的犁沟，相对磨痕深度达15.72μm；渗碳样在0.9%NaCl溶液中的磨痕形貌如图8（f）所示，其表面受损情况较轻，相对磨痕深度为8.11μm。结合对应的开路电位，渗碳层的不完整性导致电位降低，但是与原样相比，耐蚀性能仍较优。在SBF溶液中，原样表面由于受SBF溶液中Cl-、HPO42-、及H2PO4-等离子的影响，相对磨痕深度为15.04μm，且磨痕的局部位置产生塑性变形。由图8（h）可知，渗碳后的TC6合金表面受磨损程度小于原样，相对磨痕深度为7.76μm，说明渗碳层的存在能较好地抑制SBF溶液中各类离子对内部基体的破坏。