1180 / 2023-03-17 11:11:23

BP/TiO2水基纳米流体钛合金冷轧润滑性能研究

随着航空航天、高端装备的发展，高精密钛合金板带材需求急剧增加。轧制是板带材的重要成形方式，其中冷轧工艺决定板带材表面质量及使役性能^[1]。钛合金具有导热系数低、化学活性高和弹性模量小等物化特性，轧制过程中易引起黏辊现象，导致轧辊磨损严重、轧件表面质量差、轧制效率低等问题，限制其在航空航天、高端精密装备中的应用^[2,3]。轧制工艺润滑是解决该问题的重要手段，然而由于钛合金独特的摩擦学特性，传统加工润滑液在钛合金冷轧中难以实现高效润滑^[4,5]。本文通过高能球磨法成功制备了黑磷(BP)粉末，采用液相剥离法制备了具有少层片状结构的BP纳米片，采用水热法原位生长TiO₂获得了BP/TiO₂复合纳米材料，实现TiO₂纳米颗粒均匀附着在BP纳米片表面。摩擦实验结果表明：相比于纯水，BP和TiO₂水基润滑添加剂的平均摩擦系数分别降低了13.2%和15.3%，而BP/TiO₂复合润滑添加剂平均摩擦系数降低了24.5%，磨损率降低了59.5%。在此基础上，制备了轧制润滑流体，进行钛合金冷轧实验，结果表明：相比于无润滑状态，BP/TiO₂复合纳米流体润滑时的轧制力下降了17.5%，轧后表面粗糙度降低了32.2%。轧制过程中润滑机制主要是在轧辊和轧件表面形成了一层润滑膜，有效防止了摩擦增大，改善了轧制润滑性能，提高了板材轧后表面质量。