第十五届全国表面工程大会

划擦诱导亚表层微结构演化和变形机制直接决定了金属材料的耐划擦性能。对于以复杂孪生变形行为著称的密排六方金属而言，其表面划擦行为的微观结构起源仍未得到充分认识。因此，我们系统研究了工业纯钛在微/宏观加载尺度下的单道次划擦行为。研究发现，工业纯钛的磨损率与加载尺度之间的关系可以分为三个阶段，通过横截面微观结构表征和原位应变场分析进一步揭示了上述关系背后存在的孪生主导划擦机制的双重转变。在0.05 N-10 N的载荷范围（微观尺度）内，随着载荷增加，磨损率在阶段Ⅰ单调下降，然后在阶段Ⅱ趋于稳定，标志着划擦机制的首次转变，即从由表面形核孪生驱动的周期性剪切转变为最表层纳米晶结构（由亚表层变形孪晶演化而来）的稳定材料去除。在10 N - 50 N的载荷范围（宏观尺度）内，磨损率在阶段Ⅲ急剧上升，对应于划擦机制的第二次转变，即压头前方孪晶片层内的局部纳米晶化诱发异质结构形成，从而引发大范围剥落。该研究结果可以为耐划擦纯钛及钛合金的结构设计提供研究思路，对提升机械加工和成型过程中密排六方金属的表面质量具有指导意义。

纯钛,划擦,孪生,异质结构,微/宏观尺度