科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

钛合金具有比强度高、无磁和耐高低温等优良的性能，但也存在表面硬度低、摩擦磨损性能差等缺陷，限制了钛合金的应用。为提高钛合金的耐磨性，延长使用寿命，本项目提出采用微波ECR增强磁控溅射沉积技术在工业用钛合金表面制备具有磨损自润滑功能的碳基多层薄膜的表面改性技术。通过界面层的设计与力学性能梯度变化的碳基多层膜的构建，实现制备的碳基多层薄膜具有超硬性的同时具有表面自润滑功能的耐磨涂层，延长钛合金关键零部件的使用寿命。本项目所研究的表面改性技术对工业用钛合金材料的发展具有重要意义，同时对其它合金材料表面制备高耐磨损性能和低残余应力碳基多层薄膜也具有重要的借鉴和指导作用。

需解决的主要技术难题

随着我国国民经济持续、健康发展，钛合金市场需求量稳定上升，钛合金(牌号:TC₄)具有高比强，高比模量以及优异的耐蚀性能等特点，已在航空航天、海洋及石油化工等多种工业领域各种关键结构零部件的制造中得到广泛使用^[1]。但是TC₄合金较低的弹性模量、较低的耐热性、较差的耐磨性和较低的硬度限制了这种合金的使用寿命和摩擦方面的应用^[2]。作为装备制造业的关键零部件用材料，任何一种传动或转动都涉及摩擦，摩擦特性，特别是润滑特性不仅决定了零部件、设备的服役时间，更重要的是将影响装备的整体性能和运行质量。作为目前减少表面磨损的一种重要途径，表面改性，特别是表面涂覆技术已经得到广泛应用。因此，提高工业用钛合金(TC₄)的硬度及耐磨损性能对于工业材料的改进具有重要意义。

期望实现的主要技术目标

作为装备制造业的关键零部件，任何一种传动或转动都涉及摩擦，摩擦特性，特别是润滑特性不仅决定了零部件、设备的服役时间，更重要的是将影响装备的整体性能和运行质量。作为目前减少表面磨损的一种重要途径，表面改性，特别是表面涂覆技术已经得到广泛应用。

工业零部件用钛合金通过表面改性提高摩擦学与润滑特性能的研究主要集中在：电镀、激光表面合金化技术、离子注入、利用物理气相沉积和化学气相沉积技术在钛合金表面形成硬质膜、双层辉光离子渗金属技术等^[4]。虽然这些技术已有了很大的进展，在一定程度上提高了钛合金的摩擦学性能，但也带来了诸如：电镀存在着环境污染问题，此技术的应用会受到很大的限制。激光表面合金化技术存在的一个主要技术问题是：处理后表面易产生微裂纹，这会降低钛合金基材原有的耐蚀性能和疲劳性能。离子注入处理过的钛合金多有氢脆问题，影响钛合金结构件的使用安全性，离子注入深度浅，一般情况下注入离子的种类是受限制的。利用物理气相沉积和化学气相沉积技术在钛合金表面形成硬质膜，但由于钛合金软基体对硬质膜的承载能力差，膜基结合强度较低，影响了膜的耐久性的问题等新问题^[5]。由于各种处理方法的局限性，目前能实际应用的极少，因此发展提高TC₄合金耐磨性能的新形改性技术具有重要意义。

需求解析

解析单位：重庆市永川区 解析时间：2022-10-21

朱江

重庆理工大学

博士

综合评价

该技术需求足够清晰

查看更多>

处理进度