氧掺杂(VAlTiCrW)Ox高熵合金涂层的微观结构及摩擦学性能研究

刘雪松，范 军，蒲吉斌

(中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江 宁波 315000)

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高温环境服役的运动部件(如航天发动机高速轴承、齿轮、刷式密封设备等)的高摩擦磨损易导致部件失效，甚至引发事故和灾难造成不可估量的损失。高温运动部件表面改性是提高设备运行可靠性及延长使用寿命的有效手段[1]。当高温环境服役运动部件的摩擦系数超过0.2 时，会导致接触面发生不可逆形变，降低部件的可靠性和缩短使用寿命[2-4]。因此，提高运动部件表面高温润滑性是降低磨损的关键手段。高温环境中，室温下常用的润滑材料往往因氧化导致失去润滑特性而不适用。软金属如银、铅等虽在高温下可获得低摩擦系数，但磨损率高，Pb 软化虽可实现部分填补磨损的作用，但其与基底结合力较差使得含Pb 的涂层应用受限。氟化物可用于高温润滑，然而共晶氟化钡、氟化钙不可避免地会造成环境污染[5]。因此，高温环境下具有润滑作用的稳定氧化物，如二元氧化物V2O5、WO3、ReO3等，或三元氧化物，如PbMoO4[6]、ZnWO4[7]、Ag3VO4[8]、AgNbO3[9]成为研究者们实现高温低摩擦耐磨损防护的研究重点。

鉴于传统合金涂层主元仅1～2 种，性能调控有限，近年来，研究者们基于高熵合金“四大效应”进行元素设计和结构调控获得一系列具有优异的综合性能的防护涂层。在高温摩擦防护领域，通过调整高熵合金成分达到润滑相和耐磨相的多相复配，从而实现高温低摩擦高耐磨性能，而通过非金属掺杂可提高高熵合金涂层晶格畸变程度和硬度从而减小磨损。……