电脉冲辅助超声滚压处理钛合金表面氧化层研究*

王保坤，王浩宇,2，纪仁杰，郑 茜，董天聪，刘永红

（1.中国石油大学（华东），青岛 266580；2.青岛鼎信通讯股份有限公司，青岛 266109）

TC4钛合金具有优异的性能，如比强度高，耐腐蚀性好，性能稳定等[1–3]，被广泛应用在航空领域，是先进航空发动机叶片、盘件的重要结构部件材料[4–5]。但是TC4钛合金表面易黏着，耐磨性差[6–8]，严重限制了它的使用性及应用范围。

在高于500℃的环境中TC4钛合金极易被氧化形成由TiO、TiO2、Al2O3等氧化物组成的氧化层及氧元素继续深入形成的α相富氧层[9–10]。热氧化处理是提高钛合金磨损性能的一种改性方法，通过人为促进钛的氧化，在表面形成氧化膜对表面提供保护[11–15]。氧对钛合金具有显著的固溶强化作用，氧化层的存在对于提高钛合金耐磨性能有很大意义[16]。Chelliah等[17]研究钛的干滑动磨损行为时指出，摩擦氧化层对钛的干滑动磨损具有减缓作用；Dong等[18]发现经过热氧化处理的TC4钛合金在与超高分子量聚乙烯对磨中表现出优秀的磨损性能，磨损率明显降低。钛合金的氧化膜结构直接影响其耐磨性能[6]，如何简单有效地形成均匀致密的氧化层仍然是一个待解决的问题。

电脉冲辅助超声滚压技术是一种新兴的表面处理方法，它能够使金属材料表面晶粒细化，形成梯度结构强化层，显著提高材料宏观力学性能。Ji等[19–20]利用电脉冲辅助超声滚压处理镍基高温合金改善了其摩擦磨损性能。Ye[21]、Wang[22]和Liu[23]等用电脉冲辅助滚压处理了钛合金、低碳钢和不锈钢。Ye等[24]对纯钛进行了电脉冲辅助超声滚压处理，从而降低了摩擦系数和磨损量。……