随着武器装备防护方面的研究不断进步,火炮的发展受火力强度和身管使用寿命限制,目前增强火炮火力和延长身管使用寿命成为科研工作者研究的热点领域。因此对火炮身管的抗烧蚀、抗磨损性能提出了更严格要求。本文使用多靶磁控溅射仪和DC反应溅射法在钢基体表面镀附Ta-W涂层。模拟火炮发射工况,采用红外激光对样品脉冲加热的方法测试涂层抗烧蚀性能。采用摩擦磨损实验的方法测试样品在高载、高速条件下的摩擦系数。采用高温循环氧化方法测试样品在900℃×30次的氧化性能,并运用SEM、XRD和EDS等技术手段研究样品的磨损、氧化、和烧蚀机理。采用磁控溅射技术制备的Ta-W涂层厚度为42μm,沉积态Ta-W涂层连续、均匀、致密,为柱状晶结构,相成分为α-Ta、β-Ta两相共存,涂层与基体的元素互相扩散有助于提高两者结合强度。在激光烧蚀实验中,随着辐照能量的增加,烧蚀破坏面积也将增加。同等辐照能量下的Ta-W涂层烧蚀面积只有钢基体烧蚀面积的64%,Ta-W涂层在抗烧蚀性能方面具有优势。Ta-W涂层的硬度比钢基体硬度提高了117%,弹性模量增加了6%。Ta-W涂层的摩擦系数随着摩擦磨损加载力的增加而提高。另外,钢基体磨损面比涂层表面磨损严重的多,钢基体磨损机制为疲劳磨损、塑性变形、挤压变形导致的碎片化脱落;Ta-W涂层磨损机制为剪切磨损,摩擦过程促进涂层氧化,形成的氧化物将会降低涂层抗摩擦性能。在高温循环氧化实验中,钢基体氧化动力学曲线近似服从抛物线规律,涂层氧化膜剥落较快,涂层对钢基体没有形成较好的抗高温氧化防护作用;Ta-W涂层氧化产物为Ta₂O₅、WO₃,然而WO₃在850℃以上易升华,因此W氧化产物较少;涂层失效主因是O穿过Ta-W涂层与基体发生氧化反应。经回火处理后,涂层氧化膜在基体上留存时间延长,提高了涂层与基体的结合力。