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新型轻质结构材料对发展国防技术装备等领域具有重要意义。钛及其合金由于具有优异的综合性能,已在航天、航空、地质等领域得到普遍应用并被列为重点发展对象。随着国防技术装备的不断发展,对钛及其合金在复杂多变工作环境中的适应性要求更加苛刻。本论文针对钛抗磨性差、易黏着等特点,从钛表面结构设计出发,针对磨料、海水等传统表面涂层和润滑油无法起作用的工作环境,研究织构化钛复合强化表面的摩擦学行为和机理,以期研究结果能够为钛表面减摩抗磨设计提供新的思路。本论文选取工业纯钛TA2为研究对象,采用激光加工技术在钛表面制备点阵微织构,并配合表面渗氮和类金刚石(DLC)膜镀制技术,形成复合强化表面结构,研究其在磨料和海水条件下的摩擦学行为,采用数学模型和正交实验法研究微织构参数对减摩抗磨性能的影响机制。获得的结论及成果如下:(1)阐述了钛表面点阵微织构在磨料和海水条件下的摩擦磨损机理。研究表明,当磨料粒度小于点阵直径时,织构化钛表面能够获得更好的减摩和抗磨性能,而且点阵密度对减摩抗磨性能的影响大于点阵直径和点阵深度;此外,钛表面的微织构受到海水的腐蚀和对磨副的破坏,迅速发生磨损,削弱了其减摩耐磨的效果。(2)阐述了钛表面渗氮微织构在磨料和海水条件下的摩擦磨损机理。在磨料条件下,渗氮微织构表面的点阵密度对减摩抗磨性能的影响程度大于点阵直径和点阵深度,而海水条件下渗氮微织构表面的抗磨性与滑动方向上微织构的总体积有关,在本实验设计的点阵参数条件下,计算所得总体积越大,抗磨性越好。(3)阐述了钛表面DLC复合微织构在磨料和海水条件下的摩擦磨损机理。在磨料条件下,DLC复合微织构先从点阵边缘开始破坏,故单位面积上点阵边缘密度越大,DLC复合微织构钛的抗磨性越差;而在海水条件下,DLC复合微织构能够维持摩擦副往复运动的前750个周期,随后被磨损掉。