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　　摘  要 ：磨损是导致金属材料失效的主要形式之一，由于金属材料而导致损坏的航空设备大约占到设备损坏总量的五分之三，因此研究高性能航空金属材料抗磨损性能具有重要意义。通过分析高性能航空金属材料磨损性能，探究不同条件对其抗磨损性能的影响，并提出提高抗磨损性的有效措施，减少航空设备的损耗。

　　关键词 ：高性能 ;航空金属材料 ;抗磨损性能

　　分析高性能航空金属材料表面抗磨损性能

　　对高性能航空金属材料的磨损表面与未被磨损表面进行分析，结果如图 1、图 2 所示。

　　通过图中的对照分析结果可以看出，选用的高性能航空金属材料被磨损的部分，都具有一定氧元素。而没有被磨损的部分，金属表面不存在氧元素 [3]。这说明高性能航空金属材料出现磨损时，都会发生氧化现象，因此可以通过隔绝空气接触提高其抗磨损性能。与传统航空金属材料相比，高性能航空金属材料磨损时所展现出来的形态是完全不同的，其表现出了较强的抗磨损性，并且载荷按照规定方向进行能量的传递。在不断的摩擦过程中，高性能金属材料表面未出现断裂情况，可塑性较好，在受到外界因素影响时，会出现不同的应变速率 [4]。在对金属进行抗磨损性能研究的过程中，金属表面会形成一定程度上的错位，随着摩擦程度的增加，应变速率也在逐渐增加，形成连续性的破坏，出现形态的改变以及破损，显微破损逐渐延伸，形成了表面裂纹，乃至大规模断裂，这种情况下属于较为严重的磨损 [5]。一般情况下，高性能航空金属材料对于摩擦有一定的承受能力，当所受摩擦超过承受能力则会受到破坏，表面形成破损后，会形成进一步的形状改变。在持续摩擦的过程中，金属表面的凸起会被压平，金属形状发生多次改变，形成疲劳损坏，最终很容易使该金属报废。高性能航空金属材料的剪切抗力很高，并具有一定粘合性，在摩擦的过程中，磨损面容易粘合，施加外力时，也不容易造成金属撕裂。从这些现象可以看出，高性能航空金属材料的抗磨损性能是很好的。为确保航空工作的安全性，相关工作人员应对金属进行进一步改进，铜的吸附力很强，当磨损过程中出现磨屑时能够进行吸附，与此同时，铜的可塑性较高，当金属出现变形时，通过某种方法能够进行还原，而钛合金的性质较为稳定，将两种金属结合在一起能够有效提升这种金属的抗磨损性能。将钛合金表面镀铜，减少钛合金与磨损面的粘合，加强高性能航空金属材料的稳定性。

　　2 不同条件对航空金属材料良好抗磨损性能的影响

　　2.1 载荷对抗磨损性能的影响

　　在对高性能航空金属材料抗磨损性能的研究过程中，载荷有着重要作用，当载荷出现变化时，金属摩擦面的面积也会随之改变。对航空金属材料的磨损面照片进行分析，能够知道摩擦系数与载荷有着一定关系，当载荷增加时，金属摩擦面的形状发生改变，凸起增大，实际接触面减小。航空工作中很多金属都属于复合材料，一些材料带有孔隙，在摩擦过程中这些孔隙将被填满，填满后这种复合型金属材料的摩擦系数也会发生改变。曾有相关学者对金属的抗磨损性能进行研究，发现在同一种条件下进行摩擦的金属，载荷不同，磨损程度也不一样，可见，载荷不但能够改变摩擦系数，还能改变金属表面形态以及磨损性能。

　　2.2 润措状态对抗磨损性能的影响根据相关材料可知，航空金属材料的抗磨损性能与金属的润措状态有很大关联，若将金属材料进行水润滑处理，再进行摩擦，可以发现在整个摩擦过程中，不会产生碎屑，磨损表面依旧十分光滑，有明显的纹理。相对来看，若金属没有经过水润滑处理，磨损面较为粗糙、杂乱。通过对比分析可以发现，通过水润滑的金属与没有经过处理的金属相比，摩擦系数下降了很多。良好的润滑效果使金属的磨损减少，磨损面更加平整，也使摩擦系数更加稳定，但通过水润滑的金属在摩擦过程中会出现失重的情况，属于润措状态下的弊端。

　　2.3 时间对抗磨损性能的影响根据图 3 可以看出，航空金属材料的磨损程度会随着时间的增加而增大，在这一过程中摩擦系数十分稳定，当金属表面的磨损层脱落时，会出现新的表面，使金属的磨损状态发生改变。并且时间不断延长后，明显可以看出金属材料整体的磨损速率逐渐减小。

　　3 提高航空金属材料抗磨损性能措施

　　3.1 对高性能航空金属材料进行化学热处理在高性能航空金属材料中添加一些元素使其化学结构发生改变的方式叫做金属的化学热处理。通过这种方法能够使航空金属材料的性质发生改变，使其抗磨损性能得到提升。化学热处理的过程较为复杂，需要专业的技术人员进行实际操作，由于其使用固态扩散的形式，处理成本较高且用时较长，虽有较好效果，但并不能大规模使用，因此在航空工作中，常用于一些较为特殊并且体积较小的金属处理中。

　　3.2 对航空金属材料进行表面薄膜强化表面薄膜强化是使用特殊工艺对金属材料进行覆盖的一种方法，常用的金属薄膜强化法包括电镀、气相沉淀等等。通常来说，这些薄膜有着很好的抗磨损性能，能够实现对航空金属材料进行加强的目的。在强化的过程中，可以分为两个方面，即表面形变强化与表面热处理强化。表面强化使用冷挤压等方式使航空金属材料的抗磨损性能提高，这种方法操作简单，得到了较好的应用。表面热处理强化需要在高温情况下进行，使金属表面出现形态改变，从而提升金属的抗磨损性能。这种方法操作相对简单，并拥有较好的效果，在航空工作中是一种较为常见的金属加强方式。除此之外，还可以对合金表面进行强化，对合金材料进行热处理后，马上进行冷却，这时就会形成一个坚硬的外壳，这个外壳的化学结构相对于原本的合金更加稳定，能够有效提升合金的抗磨损性能。

　　3.3 改进材料制作技术在金属的制作过程中进行完善，是一种最根本、最直接的方式。每一种金属材料的性质不同，所选用的方法也都不一样。首先需要选择与金属材料相适应的加工工艺，使金属的抗磨损性能得到加强。金属材料的制作离不开锻造、浇铸等，应从这些基础环节入手，改进材料的制作技术。

　　4 结语

　　航空金属材料需要具备多种特性，即耐高温、耐久、耐腐蚀、耐磨损性。相关技术工作者必须对这些性质进行加强研究。随着科学技术的进步，新型的金属材料也在不断的研发。航空金属材料的使用过程中，出现了较为严重的磨损情况，因此对高性能金属材料的抗磨损性能研究就成为了一项重要工作，随着对金属材料磨损原因的研究，提高抗磨损性能的方法也越来越完善，为航天航空工作的发展打下基础。

　　参考文献

　　[1] 张建 ,李艳军 ,曹愈远 ,等 .免疫支持向量机用于航空发动机磨损故障诊断 [J]. 北京航空航天大学学报 ,2017,43(7):1419-1425.

　　[2] 郑 新 颖 , 张 雅 蓉 , 张 保 荣 . 氮 离 子 注 入 及 DLC 涂 层 对 Ti6Al7Nb 合 金 在人 工 唾 液 中 微 动 磨 损 性 能 的 影 响 ( 英 文 )[J]. 中 国 有 色 金 属 学 报 ( 英 文版 ),2017,27(5):1071-1080.

　　《高性能航空金属材料抗磨损性能研究》来源：《中国金属通报》，作者：谢 堃，崔 迪，王一博。