钛合金表面等离子喷涂Al2O3-40%TiO2_陶瓷涂层的高温摩擦磨损性能.pdfVIP

第52卷第12期表面技术

2023年12月SURFACETECHNOLOGY·351·

钛合金表面等离子喷涂AlO-40%TiO陶瓷

232

涂层的高温摩擦磨损性能

11*12111

周志强，郝娇山，宋文文，孙德恩，李黎，蒋永兵，张健

（1.重庆川仪调节阀有限公司，重庆400707；2.西南大学材料与能源学院，重庆400715）

摘要：目的研究温度对钛合金表面AlO-40%TiO陶瓷涂层摩擦磨损性能的影响，探讨涂层在高温下

232

的摩擦磨损机理。方法采用大气等离子喷涂技术（APS）在TC4钛合金表面制备AlO-40%TiO（AT40）

232

陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）和能量分散谱仪（EDS），对AT40陶瓷涂层中的微观形貌和

物相进行定性分析。借助维氏显微硬度计，研究AT40陶瓷涂层在常温下的截面显微硬度分布规律，

以及高温下的显微硬度。采用多功能摩擦磨损试验机，测试AT40陶瓷涂层在200、350、500℃下的

摩擦磨损性能，并进行原位在线自动3D形貌表征。结果AT40陶瓷涂层呈典型的热喷涂层状结构，各

相分布均匀，涂层结构致密，平均显微硬度相较于TC4钛合金基材提高了81%。AT40陶瓷涂层在200、

350、500℃下的高温硬度分别为513HV0.3、463HV0.3、448HV0.3。在200、350℃时，AT40陶瓷涂

–53

mm/(N·m)和

层的平均摩擦系数分别为0.18±0.02和0.38±0.03，磨损率分别为(7.8±0.01)×10

–53

(37.2±0.01)×10mm/(N·m)，涂层具有优异的抗高温摩擦磨损性能。500℃时，涂层的平均摩擦系数

–53

mm/(N·m)，磨痕深度和磨损体积大幅增加，耐磨性能

和磨损率分别为0.77±0.02和(134.4±0.01)×10

降低。结论AT40陶瓷涂层在200℃和350℃的磨损机制主要为微区脆性断裂，在500℃时的磨损机

制表现为裂纹扩展引起的分层剥落和轻微磨料磨损。

关键词：钛合金表面；等离子喷涂；AlO-40%TiO涂层；高温摩擦磨损