この問題に対処するために、研究者はさまざまな表面処理技術を試しました。その中で、レーザーショックピーニング（LSP）は、その優れた表面の完全性のために多くの注目を集めています。多数の研究により、レーザーショックピーニングはチタン合金の疲労と摩擦特性の改善において顕著な結果を達成したが、フレッティング摩耗特性と関連する強化メカニズムへの影響が依然として深さの探索に必要であることを示しています。
この研究では、著者は、さまざまな顕微鏡技術とエネルギーベースの分析方法を使用して、摩擦試験の前後にチタン合金の勾配の機械的特性、表面の形態、エネルギー散逸、微細構造の進化、脱臼挙動を体系的に研究しました。
研究結果は、チタン合金の優れたフレッティング摩耗抵抗が、表面硬化層の相乗効果、残留圧縮応力、勾配ナノ結晶 - アモルファスサブ構造の進化に由来することを示しています。これらの要因は、マトリックス材料の除去を効果的に阻害し、フレッティングスリップ条件下で大きなプラスチック株に適応できます。
具体的には、LSPにより、TC6合金は優れた摩耗 - 耐性特性を持つことができ、摩耗率は51.9％直接低下します。摩擦プロセス中、勾配ナノ結晶はナノ結晶の形成 - アモルファス構造を促進し、この構造と作業の相互作用により、硬化層がさらに改善されます。
LSP処理後、TC6合金の交差部の形態は、最小限の塑性変形を示し、明らかな欠陥はありません。深さ約260μmの硬化層と、深さ約1780μmの残留圧縮応力層が表面に形成されます。未処理のサンプルと比較して、LSP処理されたサンプルの最大ビッカーズ硬度は約12.8％増加し、最大残留圧縮応力は672.47MPAに達します。
LSPは、約5μmの深さのナノ結晶層とサブ粒子を含む勾配微細構造の形成を誘導し、深さ約50μmの深さで高い密度脱臼を持つサブ構造を誘導します。粒子の洗練と - 位相は、転位の増殖、絡み合い、挿入、再配置、消滅などの転位の動きによって引き起こされます。
さらに、LSPはサンプルの摩擦係数をわずかに減少させます。摩擦力の分析 - 変位 - 荷重図、散逸エネルギー、および表面摩耗の形態は、LSPがスリップ領域またはシステムの総エネルギーを変えないが、スパリングピットのサイズと摩耗の破片を縮小することを示しています。小さな摩耗の破片は、マトリックスをよく保護できる密なコンパクトな層を形成するのに役立ちます。
未処理のサンプルと比較して、LSP処理されたサンプルのスパリングピット深さは10.8μmから8.5μmに減少し、摩耗速度は4.147×10⁻⁶mm³n⁻¹m⁻¹に減少し、摩耗率の低下は51.9％のように低下します。
要約すると、レーザーショックピーニングは、安定した勾配ナノ結晶を誘導することにより、優れた摩耗 - チタン合金の耐性特性を生み出し、チタン合金の表面微細構造のターゲット最適化設計に新しいアイデアを提供し、エロイノやその他の分野の開発に重要な貢献をします。