随着我国航空航天事业的不断发展,钛合金、高温合金、高强钢等难加工材料以其高强度、高硬度及良好的化学惰性而得到广泛应用。由于目前对工件的表面质量和加工精度要求更高,传统加工方式很难满足现在的要求。而超低温切削加工技术可以有效地改善工件的加工质量和精度,并提高刀具的使用寿命,但是在超低温环境下,缺乏润滑油的润滑,刀具磨损非常严重。因此,研究自润滑刀具材料在深冷环境下的摩擦磨损机理有一定的实用价值。本文研究了织构化自润滑材料和添加固体润滑剂的自润滑材料与TC4钛合金在不同环境温度下的磨损行为和磨损机理。采用电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪技术(XRD)等对材料磨损表面磨痕形貌、磨屑形貌及成分进行检测,分析自润滑材料的磨损机理,研究固体润滑剂在深冷环境下对材料摩擦磨损行为的影响和减磨机理。(1)在常温环境、液氮环境和切削液环境中进行TC4合金与YG8硬质合金的摩擦磨损试验,分析不同载荷(10N、20N、30N)、不同转速(500r/min、800r/min、1000r/min)下 TC4 与 YG8 的摩擦磨损行为,研究实验环境、载荷和转速对材料摩擦学性能的影响。结果显示:当载荷为20N,转速为800r/min时,材料摩擦系数相对较低。在此实验参数下增加在低温氮气环境中进行TC4合金与YG8硬质合金的摩擦磨损试验,探究环境温度对材料摩擦学性能的影响。试验结果显示:温度可以影响TC4合金材料的摩擦学性能,低温环境可以影响YG8表面转移膜的形态,温度越低,转移膜越致密光滑,材料的磨损越小。(2)利用激光加工技术加工出不同织构孔径和织构密度的织构化试样,在织构微坑中分别填充固体润滑剂石墨和二硫化钼制成自润滑试样,在常温环境和液氮低温环境中进行摩擦磨损试验。试验表明:织构化微坑有收集磨屑的作用,织构孔径越大,收集磨屑的能力越强。填充固体润滑剂的自润滑试样可以起到减磨的作用,在常温环境中,石墨的减磨效果比二硫化钼好,而在液氮环境中,二硫化钼的减磨效果优于石墨。当织构密度为15%时,填充二硫化钼试样的减磨性能在两种试验环境中均优于石墨。固体润滑剂石墨和二硫化钼与织构孔径和织构密度的最优组合不一致,需要针对不同条件进行调整。(3)以YG8硬质合金粉为基体,以固体润滑剂石墨为添加剂,利用热压烧结技术烧制出含石墨的自润滑材料,在常温环境和液氮低温环境中进行摩擦磨损试验研究。试验表明:添加剂石墨影响了材料的力学性能,随着石墨含量的增加,材料的硬度和密度均下降,磨损越严重。