钛合金本身具有密度较小,耐热性、耐腐蚀性、加工性能良好等特点,被广泛应用于航空工业。钛合金不仅用作飞机的结构材料,还被用于一些重要部件,如:航空发动机风扇、压缩机盘和叶片。钛合金被使用的很多工况都存在冲击磨损现象,如果发动机叶片在高速运转时产生损伤将会给航空航天器带来巨大的安全隐患。故本文基于改造后的能量控制冲击磨损试验机对TC4和TC17钛合金进行了沙粒条件下的冲击磨损试验。将沙粒条件下和无沙条件下钛合金的冲击动力学响应及磨损情况进行了对比,并研究了沙粒粒径、沙粒种类、沙粒配比、冲击次数、冲击速度等试验参数对钛合金冲击磨损行为的影响。主要结论如下:(1)在冲击界面添加沙粒能显著影响材料的磨损行为。与无沙条件相比,硬质沙粒条件下的冲击接触时间、能量吸收率、磨损量明显增加,冲击力峰值明显减小。(2)在软质沙粒条件下,随着沙粒粒径增大,钛合金的冲击力峰值降低,冲击接触时间变长、冲击能量吸收率和磨损面积明显增加,磨屑堆积体积呈现增加的趋势。在硬质沙粒条件下,随着沙粒粒径的增加,磨损区域面积增加;冲击力峰值、能量吸收率和磨损深度先增加后减小。(3)在不同沙粒比例条件下,随着冲击次数的增加,冲击力峰值和冲击返回速度明显减小,磨损量和磨损率增加。当沙粒比例为50/50时,在冲击次数不大于5000次条件下表现为―负磨损‖,当冲击次数不小于10000次时表现为―正磨损‖。纯软质条件下始终表现为―负磨损‖。(4)在不同的沙粒比例条件下,随着冲击速度的增加,磨损量和磨损率的变化趋势不同。当沙粒比例为50/50时,随着冲击速度增加,磨损体积从―负‖逐渐变为―正‖。纯软质条件下始终表现为―负磨损‖。(5)磨损体积和磨损率随着硬质沙粒比例的提高而增加。当软、硬质沙粒的比例为75/25或100/0时,由于软质沙粒破碎并粘附在试样表面,可能会出现―负磨损‖。冲击力峰值和吸收能量随着冲击速度的增大而增大,而接触时间和能量吸收率减小。(6)在无沙粒的环境中,钛合金的磨损机制以剥层磨损为主,且磨损区域出现了明显氧化。而在软质沙粒的条件下,钛合金的磨损机制为切削作用和磨屑堆积。在硬质沙粒条件下,沙粒环境下的磨损机制主要表现为微观切削和挤压剥落。在混合沙粒条件下,磨损机制主要表现为硬质沙粒的切削、挤压剥落以及软质沙粒破碎在试样表面形成保护壳。