摘要
钛合金具有比强度高、无磁和耐高低温等优良的性能，但也存在表面硬度低、摩擦磨损性能差等缺陷，限制了钛合金的应用。本文以提高钛合金的表面显微硬度，改善钛合金表面的耐蚀耐磨性能为目的；采用微弧氧化(MAO)和强流脉冲电子束(HCPEB)两种技术复合处理，在Ti-6A1-4V合金(TC4)表面制备出新型复合金属陶瓷涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和万能摩擦磨损试验机及盐雾腐蚀试验箱研究膜层形貌、膜层元素分布特点、相组成、表面显微硬度、摩擦磨损，研究了膜层的形貌、相组成、元素分布、显微硬度、摩擦磨损及耐蚀性能的变化。 研究结果表明TC4合金在硅酸盐体系电解液中微弧氧化生成粗糙的多孔陶瓷涂层，经HCPEB处理后形成平整、致密的金属陶瓷涂层。在低能量参数作用的HCPEB处理过程中，涂层表面残存有MAO涂层的熔凝状空隙，并出现裂纹状纹理；随着HCPEB的加速电压、束流强度和脉冲次数的逐步提高，MAO所特有的空隙完全消失，裂纹状纹理分布更加密集、均匀。与MAO涂层相比，复合涂层中出现强烈的钛基体衍射峰，且金红石的衍射峰变强，锐钛矿的衍射峰变弱。同时，EDS能谱显示，复合处理后表面氧原子和钛原子的比例约在1:3左右，远小于2:1，即涂层由钛金属基体、金红石和锐钛矿相组成。 硬度测试结果显示，与基体相比，复合涂层的显微硬度大幅提高；且在12kV，130A，10次的参数作用下，显微硬度值达到1222HV。同时，显微硬度在束流强度、加速电压和束斑径向的一定阶段成梯度增加。摩擦磨损实验结果表明，复合涂层表面的摩擦系数几乎在整个实验过程中都稳定在0.2左右；而且磨损量降低一倍。复合涂层的摩擦磨损性能大幅提高。耐蚀显示，复合涂层的腐蚀电位虽不及MAO涂层，但较基体已提高到0.3左右；且通过盐雾腐蚀发现，复合涂层表面以点腐蚀为主，而形似缺陷的裂纹状纹理并未发生明显腐蚀。
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