微动是由于接触表面间发生微小位移幅运动的现象,微动疲劳(FF)是承受循环载荷的构件表面同时存在微小位移幅的磨损作用,由此导致构件疲劳强度显著降低。提高金属材料微动疲劳(FF)抗力的难点在于抗磨和提高疲劳强度的措施往往是矛盾的。本项目选择附加值高且对FF敏感的钛合金为研究材料对象,采用离子增强沉积技术在钛合金表面制备强韧性能配合合理的金属多层膜。对金属多层膜的强韧化处理依据FF对材料表面性能的具体要求,同时借鉴整体合金强韧化理论及多层膜的特性。研究发现金属多层膜的FF抗力与膜层强韧综合性能存在密切联系,与膜层调制周期存在非单调关系,本项目在金属材料FF控制上取得了新进展。探讨了离子增强沉积膜层的细晶强化、固溶强化和多层膜界面、成分、物相、膜层调制周期、内应力在多层膜强韧化中的交互作用机制和规律,确定了主导因素和有效的强韧化途径。探讨了金属多层膜微动疲劳行为,澄清多层膜尺寸因素和界面效应对FF抗力的作用机制,揭示了利用金属多层膜有效控制FF行为的机理。建立了多层膜强韧性合理评价方法,并用以指导抗FF多层膜的设计。研究成果不仅对控制金属材料FF损伤有意义,而且对金属多层膜工程应用有重要价值。
英文主题词metal multilayer films; ion enhanced deposition; strength; toughness; fretting fatigue