科创中国

行业领域

制造业

需求背景

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

需解决的主要技术难题

（1）有效控制类碳多层薄膜中的残余应力，揭示类碳多层薄膜残余应力调控机理，提高工业用TC₄合金与类碳多层薄膜结合强度的表面改性。

（2）等离子增强磁控溅射技术方法对类碳多层薄膜组织结构的控制规律，有效控制其力学性能的目的，获得具有高硬度、低摩擦系数、良好润滑特性的硬质薄膜。

（3）阐明钛合金表面类碳多层薄膜特征(结构、成分、力学性能等)及其磨损机制

期望实现的主要技术目标

（1）发展出在工业用TC₄合金表面制备具有磨损自润滑功能类碳多层薄膜改善其耐磨性能的表面改性技术。

（2）阐明类碳多层薄膜组织结构与膜基结合力、耐磨性的关系，为在工业用TC₄合金基体上制备硬质自润滑性多层薄膜提供技术方案和理论依据。

（3）表面均匀致密，粗糙度小于10nm，薄膜与TC₄合金基底材料结合力大于100N，摩擦系数小于0.05~0.15，耐磨寿命可达10⁶转

需求解析

解析单位：“科创中国”双碳支撑产业科技服务团（中国化学会） 解析时间：2022-11-01

焦斌

中国化学会

常务副主任

综合评价

该技术需求清晰、明确，指标要求较为合理。

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解析单位：重庆市永川区 解析时间：2022-10-30

杨小阳

重庆大学

教授

综合评价

该技术需求足够清晰

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处理进度