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　　内容提示：Science and Technology & Innovation ┃ 科技与创新 2023 年 第 17 期·119·文章编号：2095-6835（2023）17-0119-03钛合金表面耐磨性能增强技术研究进展＊王冬玲，安江潮，刘思宇，王 策，金 超，冯明佳（吉林农业科技学院机械与土木工程学院，吉林 吉林 132101）摘 要：钛合金由于其具有良好的特殊性能，应用领域也越来越广泛，除了航空航天业以外，其在海域潜艇、舰船和汽车工业、医疗器械以及日常体育用品等方面都被大范围应用。但由于钛合金耐磨性比较弱，存在一定的缺陷，这又会限制其进一步拓宽发展应用领域。目前很多学者对其耐磨性表面处理进行大量研究并取得一定的成果，从增强钛...

　　Science and Technology & Innovation ┃ 科技与创新 2023 年 第 17 期119文章编号：2095-6835（2023）17-0119-03钛合金表面耐磨性能增强技术研究进展＊王冬玲，安江潮，刘思宇，王 策，金 超，冯明佳（吉林农业科技学院机械与土木工程学院，吉林 吉林 132101）摘 要：钛合金由于其具有良好的特殊性能，应用领域也越来越广泛，除了航空航天业以外，其在海域潜艇、舰船和汽车工业、医疗器械以及日常体育用品等方面都被大范围应用。但由于钛合金耐磨性比较弱，存在一定的缺陷，这又会限制其进一步拓宽发展应用领域。目前很多学者对其耐磨性表面处理进行大量研究并取得一定的成果，从增强钛合金表面耐磨性技术研究出发，阐述单一处理技术和复合处理技术研究以及其相应的不足和未来展望。关键词：钛合金；耐磨表面；增强技术；应用领域中图分类号：TG174 文献标志码：A DOI：i.kjycx.2023.17.0351 研究背景在科学技术快速发展时代的前提下，全球都面临新的科技革命。为此，中国提出《中国制造 2025》，航空航天业是其重要发展领域，航空材料加工是实现航空航天装备智能制造的基础 [1] 。钛合金是多种用钛与其他金属制成的合金金属，具有强度高、耐蚀性好、密度低、低温性能好，在低温和超低温下仍能保持其力学性能、生物相容性好等多种良好特殊性能，其在航空航天、海洋、汽车、装甲和生物医学设备中得到越来越多的应用 [2-8] 。在海洋中钛合金已经被广泛应用在鱼雷、舰艇、舰船等制造中。主要用在鱼雷的弹体，潜艇的耐压壳体、推进器、管系、阀门以及声学装置等，舰船的泵、过滤器、管路、电器元件、紧固件等 [9-12] 。钛合金在航空航天领域被广泛用于军机机身、航空发动机、飞机起落架等零部件且使用比例逐年增长，航空航天业发展重要指标之一就是钛合金的用量。钛合金在汽车工业、医疗器械等领域也都有大量应用，如汽车的发动机气门、曲柄、连杆等，医疗器械中的人体关节替代以及手术器械。尽管钛合金有很多特殊性能，但也存在一定的缺点，如其较差的摩擦学性能，不能满足强负荷下耐磨性，因而使其应用受到一定限制。关于怎样提高钛合金表面耐磨性能，国内外学者做了大量研究，本文主要综述现阶段表面耐磨技术研究现状以及对相关技术进行展望。2 钛合金表面耐磨性增强技术研究2.1 表面改性技术2.1.1 离子注入离子注入技术是近年来发展和广泛应用的一种材料表面改性技术。离子注入是在真空中将高能带电离子束射向金属近表层，使其形成新的表面改性层 [13] 。其具有一定的优点，无涂层膜基结合问题，工件不变形 [14] ，提高工件表面性能，涂层较薄是其主要缺陷。离子注入技术与喷漆等传统工艺相比具有一定的优点，其稳定性好，能提高材料基体的使用寿命；其跟物理和化学气相沉积比，膜层抗剥落能力强，与基体结合好。离子注入种类主要有非金属元素和金属元素，近年来离子注入技术有向多元注入和离子注入复合工艺发展趋势，可以更加显著增强材料性能。有研究表明，将 N3-注入 Ti6Al4V 基体表面，新生成的薄膜可以使钛合金耐磨性提高 2.5 倍 [15] 。2.1.2 热喷涂热喷涂是将喷料用热源加热熔化，并用高速气流将融化后的喷料雾化成颗粒，并以很高的速度喷射到经过处理的基体表面形成涂层。根据不同需要选择不同涂层材料，可以获得不同性能基体表面，常见的有耐磨、耐腐蚀、抗氧化等。对于提高钛合金表面耐磨性常用的喷料一般为单质金属材料，如 Al、Ni 及合金材料 TiN、NiCrAl、MCrAlY 等 [16] 。常用耐磨涂层如表1 所示。有研究表明 [17] ，用喷料铝在钛合金表面进行喷涂，该涂层在低温下坚硬，但容易发生脱落。2.1.3 激光熔覆激光熔覆也被称为激光包覆，它通过在基材表面预先添加熔覆材料，或是将粉末与激光束同步输送，利用高能密度的激光束使熔覆材料与基材表面薄层一起熔凝，从而与基体形成冶金结合。激光熔覆工艺示意图如图 1 所示。＊［基金项目］吉林省大学生科技创新训练计划项目“钛合金表面激光熔覆耐磨涂层制备”（编号：SJ2022025）

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