冷热循环处理对Fe基块体非晶合金摩擦磨损性能的影响

本文中采用电弧熔炼和感应熔炼后喷铸的方法制备了厚度为4 mm的Fe基块体非晶合金. 通过对Fe₄₁Co₇Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂块体非晶合金进行30次和60次冷热循环处理,并在往复式摩擦磨损条件下,研究冷热循环工艺对其摩擦磨损性能的影响. 结果表明:冷热循环处理没有显著改变铁基非晶合金的非晶态结构. 30次冷热循环处理后,Fe基块体非晶合金发生了明显的软化,平均硬度由铸态的16.06 GPa降为14.06 GPa,平均弹性模量由241 GPa降为216 GPa. 随着冷热循环次数和载荷的增加,非晶合金的平均摩擦系数和磨损率先减小后增大. 冷热循环处理有利于降低非晶合金的平均摩擦系数和磨损量. 当冷热循环次数为30次、载荷为30 N时,铁基非晶的摩擦系数由0.77降至0.72,表现出最小的摩擦系数,同时磨损率降低13.3%,表现出最小的磨损率[1.04×10?6 mm3/(m·N)]. 铸态Fe基块体非晶合金的磨损机理以疲劳断裂为主,伴随着轻微的磨粒磨损. 随着冷热循环次数的增加,疲劳导致的脆性断裂程度降低,磨损机制向磨粒磨损和疲劳断裂的共同作用转变. 所以,冷热循环处理有望成为调控非晶态金属材料摩擦学性能的有效手段. 进一步深化对冷热循环处理的理解,必将有利于推动非晶态材料在摩擦学领域的应用.