航空发动机是飞机的心脏,航空发动机轴承作为发动机关键安全件也是航空发动机的最重要的核心基础件,被公认为我国航空装备发展的主要瓶颈之一。尤其主轴轴承的性能、寿命及可靠性直接关系到航空发动机的性能、寿命及可靠性及安全性。因此突破发动机主轴轴承制造技术已经成为国防安全和国家经济发展面临的重大亟须。随着航空发动机向着更大推重比、更高转速、长寿命及高可靠性发展,对发动机轴承的要求越来越苛刻,对轴承材料的性能也越来越严苛。目前,航空发动机主轴轴承的主要失效形式是基于表面损伤的接触疲劳失效、高温磨损失效以及腐蚀失效。同时,M50轴承钢（Cr4Mo4V）是我国航空发动机轴承的主要材料之一,因此通过综合技术提高材料的抗表面损伤能力对于提高主轴轴承寿命及可靠性,突破航空发动机轴承瓶颈技术具有重要意义。针对航空发动机轴承及材料的突出问题,本文首先系统探究了材料表面损伤（高温摩擦及接触疲劳）的机理机制,然后采用特殊预热处理工艺（控锻控冷）与超声滚压表面强化技术复合处理技术,探究其对材料表层组织及性能的影响规律,提高材料抗表层损伤能力,最终提高其寿命及可靠性,主要结论有:1.环境温度影响干摩擦试验,随着环境温度升高,试样摩擦系数从0.78逐渐减少趋于0.4左右稳定;摩擦试验过程中,磨损表面发生氧化反应,室温至200℃,主要氧化物为Fe2O3,温度高于300℃时,氧化物不仅有Fe2O3,还有Mo O3生成。高温下该氧化物具有润滑减磨作用,因此试样摩擦系数减少;磨损机制由磨粒磨损为主转变为粘着磨损及氧化磨损为主且摩擦产生的磨屑形貌逐渐由颗粒状转变为薄片状。2.速度、载荷服役条件影响干摩擦试验,速度增加,M50平均摩擦系数呈减少趋势,但波动较大,磨损率则呈近直线升高,磨损表面氧化产物主要为Fe2O3,还有Mo O3,磨损机制主要为粘着磨损及氧化磨损;载荷随着增加,M50试样摩擦系数逐渐减少且摩擦系数波动较小,磨损表面氧化产物为Fe2O3,还有Mo O3、Fe3O4、Cr2O3。磨损机制为粘着磨损及氧化磨损;速度对苛刻条件M50磨损影响较大。3.超声滚压强化试验,滚压参数中滚压力越大,进给速率越小,滚压次数相对较多,对M50钢表面组织性能影响最大;选用最优滚压参数处理后,试样表面残余压应力,表面硬度均有较大提高,表面粗糙度降低,且试样表层产生约25μm的强化层,靠近表面强化层发现纳米晶;超声强化处理后,磨损表面更易形成摩擦层,进而提高了M50钢耐磨损性能;表面无缺陷疲劳试验中,超声滚压强化处理后试样L10及L50寿命分别提高了2.93和2.88倍,并且超声处理后试样寿命一致性较好;表面预制缺陷疲劳试验中,超声滚压强化处理试样L10及L50寿命分别提高2.06和1.64倍。同时,试验样本离散相近。超声强化无缺陷M50试样L10寿命相对无超声强化压痕L10寿命提高了11.8倍。超声强化可以抑制裂纹的扩展速率,从而提高材料寿命;M50钢韧性差,断裂呈脆性断裂,断口呈细瓷状无解理特性。4.控锻控冷处理后,材料晶粒尺寸更新均匀细小,一次碳化物被打碎相对细小;同时,M50钢宏观平均硬度提高了0.5 HRC,冲击韧性提高了10%;M50钢耐磨性变化不大,摩擦系数、磨损率略有降低;接触疲劳分别提高了0.26和0.36倍;5.控锻控冷工艺与超声滚压强化复合处理后使M50钢表面硬度提高约4 HRC,可达67 HRC;同时提高了表层应力及应力深度,细化晶粒,碳化物弥散强化;复合处理后提高了M50钢高温耐磨损性能。本试验条件下,摩擦系数及磨损率均降低了约三分之一;磨损机制仍然主要为磨粒磨损及氧化磨损和粘着磨损。复合处理后即改变表层及次表层组织及应力状态,提高裂纹萌生的门槛,同时抑制裂纹的萌生及扩展,又能整体改善基体组织的碳化物分布,降低晶粒尺寸（细晶强化）,晶界及细小碳化物周边聚集较多位错,进一步抑制裂纹的萌生,L10和L50寿命分别提高了2.93和3.61倍。