激光烧蚀方式对织构化球墨铸铁摩擦磨损性能的影响

摘要

[目的]为提高球墨铸铁表面的耐磨性，分析了不同激光烧蚀方式对织构化球墨铸铁摩擦磨损性能的影响。[方法]采用传统激光逐点烧蚀方法在球墨铸铁表面直接制备规则的微织构阵列，以及采用激光连续扫描的方式在球墨铸铁表面原位诱导制备不规则的微织构阵列，两种微织构阵列的平均直径和平均面密度保持相同，随后在油润滑条件下进行摩擦磨损试验。通过表面硬度、表面成分、摩擦因数、磨损率等检测，探讨了两种织构化球墨铸铁表面的减摩抗磨性能及机理。[结果]激光逐点烧蚀方式未能提升球墨铸铁的表面硬度，摩擦因数和磨损率分别比原始样件减小9.3%和75%，摩擦磨损试验后表面发生了明显氧化。激光连续扫描方式将球墨铸铁表面硬度由(273±25) HV提升至(428±36) HV，摩擦因数和磨损率分别比原始样件减小20%和78%，摩擦磨损试验后表面未发生明显氧化。[结论]相比逐点烧蚀微织构试样，激光连续扫描制备的微织构样品表面的减摩抗磨性能更优异，同时减少了摩擦时产生犁沟、塑性变形、磨损碎屑等现象，其摩擦学性能的提高归因于非织构区域表面硬度的提高，以及微织构对磨粒的捕捉、储油及动压润滑效应的协同作用。

关键词

球墨铸铁 / 微织构 / 激光烧蚀 / 原位诱导 / 机理 / 摩擦学

基金资助

山东省科技型中小企业创新能力提升工程（2022TSGC1169）; 国家重点研发计划（2022YFE0199100）; 山东省精密制造与特种加工重点实验室开放课题