【摘 要】
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钛及其合金是重要的轻型结构材料,然而硬度低、耐磨性差等缺点严重限制了其应用。为扩大钛合金的应用范围,本文采用微弧氧化（Micro-arc Oxidation,MAO）与水热合成技术在钛合金表面协同制备MAO-MoS2膜层,系统研究了该复合膜层的制备工艺、微观结构与减摩耐磨性能。首先,对比研究了微弧氧化膜层与MAO-MoS2复合膜层的微观结构与摩擦学性能。结果表明,微弧氧化膜层具有多孔的微观结构,呈
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钛及其合金是重要的轻型结构材料,然而硬度低、耐磨性差等缺点严重限制了其应用。为扩大钛合金的应用范围,本文采用微弧氧化（Micro-arc Oxidation,MAO）与水热合成技术在钛合金表面协同制备MAO-MoS2膜层,系统研究了该复合膜层的制备工艺、微观结构与减摩耐磨性能。首先,对比研究了微弧氧化膜层与MAO-MoS2复合膜层的微观结构与摩擦学性能。结果表明,微弧氧化膜层具有多孔的微观结构,呈现较高的摩擦系数。在微弧氧化膜层中水热复合MoS2后,膜层微孔被MoS2填充,制备的MAO-MoS2膜层呈现致密的微观结构。MAO-MoS2复合膜层的摩擦系数（0.12～0.15）远低于微弧氧化膜层（0.6）,磨损寿命（1000m未失效）远大于微弧氧化膜层（57m失效）,表现出优异的减摩耐磨性能。对MAO-MoS2膜层采用重复水热工艺处理后,复合膜层表面能够形成较厚的MoS2层,摩擦学性能进一步提高。其次,研究了微弧氧化电压对MAO-MoS2复合膜层微观结构和摩擦学性能的影响。结果表明,电压影响微弧氧化膜层的厚度、孔隙结构与表面粗糙度,进而影响水热复合MoS2的生成与分布,最终影响MAO-MoS2膜层的摩擦学性能。当电压值较低时（450V）,复合膜层的厚度较薄,磨损寿命较短;当电压值较高时（600V）,复合膜层的厚度较大,表面粗糙,摩擦系数较高;当电压值适中时（550V）,复合膜层呈现更为平衡的减摩与耐磨性能。最后,研究了热处理工艺对MAO-MoS2复合膜层微观结构和摩擦学性能的影响。在大气环境中进行400℃热处理后,复合膜层中的MoS2与空气中的氧气发生反应形成MoO3,使复合膜层失去自润滑性能。在真空环境中进行400℃热处理后,MAO-MoS2复合膜层的表层结构更为致密,膜层的摩擦系数下降,耐磨性能提升。
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