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钛合金比强度高、密度小、热强性高,被广泛应用于航空航天、火箭、导弹、化工、能源和轻工等领域,但钛合金硬度低、耐磨性差以及易发生粘着的缺点,限制了它的进一步应用。表面改性处理是解决这一问题的可行途径,近年来钛合金表面改性的研究成为材料科学热点领域之一。目前已有多种表面改性技术在钛合金上得到应用,其中多数为各类涂层或薄膜技术,但形成的改性层普遍存在与基体结合强度不高的问题,在实际应用条件下,特别是疲劳载荷存在时,易于剥落而失效。为此,本文提出采用双辉等离子渗金属技术在钛合金表面进行W-Mo共渗处理,形成与基体呈冶金结合且成分分布具有梯度特征的扩散层,以改善其摩擦磨损性能。采用双辉等离子渗金属技术在TC4钛合金表面进行W-Mo共渗,研究了各工艺参数对合金层形成的影响,得出了优化的工艺参数为:温度860℃、时间4h、气压60Pa、源极电压820～870V、阴极电压250～350V、源—阴极间距16mm。采用X射线衍射仪和能谱仪分析了渗层相组成及成分,发现W-Mo改性层由MoTi、TixW1-x、Mo、W相组成,其成分由表层向基体内部呈梯度分布。并利用划痕仪测试了渗层的结合强度,结果表明改性层与基体结合良好。系统研究了TC4合金表面等离子W-Mo共渗处理后室温和高温下摩擦磨损性能。采用硬度仪和纳米压入试验分别测试了W-Mo合金渗层的表面硬度,发现其硬度较基体有大幅度提高;通过球-盘磨损试验对W-Mo合金渗层在不同对磨材料、不同载荷、不同速度和不同温度条件下的摩擦磨损性能,结果表明,室温下摩擦配副为GCr15钢球时,改性层的减摩效果不明显,但具有明显的抗磨性;摩擦配副为Si3N4时,改性层具有明显的减摩和抗磨性;随着载荷和滑动速度的增大,摩擦系数均有减小的趋势;经W-Mo+C复合处理后的表面改性层的减摩效果不明显,但具有良好的耐磨性。高温磨损试验表明,W-Mo共渗改性层的摩擦系数较为稳定,具有高的耐磨性能。测试分析了TC4钛合金表面等离子W-Mo共渗处理后耐腐蚀性能和高温抗氧化性能。结果表明在相同的试验条件下,W-Mo合金渗层的耐腐蚀性能并没有明显降低,而高温抗氧化性能则明显提高。