【摘 要】
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钽钨合金是一种广泛应用于航空航天、国防装备等领域复杂恶劣环境中的耐腐蚀高熔点合金。当作为具有特定结构和功能的连接件使用时,钽钨连接件与装备件的相对摩擦难以避免。钽钨合金表面硬度较低,耐磨性差,严重影响了连接件的服役效果。为改善钽钨合金在摩擦磨损环境中的服役性能,采用微弧氧化（Micro-Arc Oxidation,MAO）技术在钽钨合金表面生成坚硬的耐磨膜层,并详细研究其摩擦学性能。本论文的主要创
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钽钨合金是一种广泛应用于航空航天、国防装备等领域复杂恶劣环境中的耐腐蚀高熔点合金。当作为具有特定结构和功能的连接件使用时,钽钨连接件与装备件的相对摩擦难以避免。钽钨合金表面硬度较低,耐磨性差,严重影响了连接件的服役效果。为改善钽钨合金在摩擦磨损环境中的服役性能,采用微弧氧化（Micro-Arc Oxidation,MAO）技术在钽钨合金表面生成坚硬的耐磨膜层,并详细研究其摩擦学性能。本论文的主要创新研究及结果如下:（1）以Ta-12W合金为基体,在不同电解液体系中优化了Ta-12W合金MAO工艺;相比于乙二胺四乙酸（Ethylene Diamine Tetraacetic Acid,EDTA）,NaF对膜层形貌,结构和硬度的改善作用更显著。电解液中的F-促进膜层中的Ta溶解,疏松的结节从膜层表面脱落,减少结节结构,增加致密结构;EDTA通过与Ta形成金属络合物,从而促进结节从膜层表面脱落。采用NaF做添加剂时,膜层表面结节面积占比从18%降低至4%,硬度提高至约1300 HV,在2 N载荷下发生磨损抛光。（2）借鉴表面织构技术,以NaF与NaOH为类表面织构孔的调节剂,在Ta-12W表面制备了高孔隙率（23.8%）和高硬度（1400 HV）的类表面织构MAO膜层。NaF有助于形成大孔和超大孔,而NaOH促进中孔的形成。当电解液中NaF浓度低于NaOH浓度时,类表面织构孔的形貌受NaOH影响,中孔数目比例明显提高;反之,类表面织构孔的形貌受NaF的影响,大孔和超大孔的数目比例显著提高。（3）将具有类表面织构的MAO膜与聚四氟乙烯（Poly Tetra Fluoroethylene,PTFE）结合,制备了具有低摩擦系数（0.05-0.1）、低磨损率(10-5)和高负载能力（50-70 N）的MAO-PTFE复合膜层。MAO膜层孔隙率低时,PTFE直接堆积MAO膜层表面,结合强度差。MAO膜层孔隙率高时,PTFE润滑材料渗入并存储到MAO膜层的内部,形成啮合结构,结合强度高。裸露的MAO膜层硬度高,可看作是MAO-PTFE复合膜层的“铠甲”,在摩擦过程中为PTFE润滑层提供空间和物理支撑,保护软质的PTFE材料,降低其磨损速度。高负载下的“铠甲”逐渐被破坏,隐藏在MAO膜层孔隙中的PTFE材料被挤压并转移到接触点,提供持续润滑。
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