铝合金表面纳米 Al2O3-40%TiO2复相陶瓷涂层力学与摩擦学性能
何 龙 谭业发 屠义强 杨自双 董贵杨
机 械 工 程 学 报
摘要：为提高铝合金零部件的耐磨性能，运用等离子喷涂技术在 7005 铝合金表面制备纳米 Al2O3-40%TiO2(NAT40)复相陶瓷涂层，分析该涂层的微观结构，测试其主要力学性能，研究其在干摩擦和 3.5%NaCl 溶液中的摩擦行为与机制。结果表明：NAT40 涂层的显微硬度为 638.6 HV0.5，断裂韧度为 13.3 MPa·m1/2，与基体的临界结合力达到 80.35 N，均高于微米Al2O3-40%TiO2(MAT40)涂层。干摩擦时，随着载荷从 3 N 增大至 12 N，NAT40 涂层的摩擦因数从 0.20 上升至 0.32，其磨损失重也从 1.3 mg 增大到 2.2 mg；轻载 3 N 时，涂层以微观切削磨损为主，而在重载 12 N 条件下，磨损表面闪温计算值达到541.65 ℃，导致涂层的强度和硬度下降，磨损机理变为多次塑变磨损、粘着磨损和氧化磨损。在 3.5%NaCl 溶液摩擦环境中，NAT40 涂层在相同载荷条件下的摩擦因数较干摩擦时显著降低，但重载(12 N)时，其磨损失重却比干摩擦时增加 22.7%；随着载荷的增加，涂层的磨损机理由疲劳磨损转变为应力腐蚀磨损。
关键词：纳米 Al2O3-40%TiO2涂层 等离子喷涂 断裂韧度 临界结合力 摩擦学
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