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作者：张云龙;董鑫焱;翟梓棫;姜涛;郝雪龙;李成海;张唯一;牛楚涵;王俊青;
单位：佳木斯大学材料科学与工程学院;中国航发北京航空材料研究院;国标(北京)检验认证有限公司国家有色金属及电子材料分析测试中心;
摘要：针对在实际服役条件下TC4钛合金耐磨性差、硬度低等问题，通过微弧氧化（MAO）技术在TC4钛合金表面制备出陶瓷涂层，旨在提高其使用寿命和效能。向硅酸钠基础电解液中掺杂Er_2O_3微粒，研究了不同Er_2O_3掺杂量对TC4钛合金微弧氧化涂层耐磨性能的影响。采用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、激光共聚焦测量显微镜对MAO涂层的物相组成和形貌进行表征。利用显微硬度计、摩擦磨损试验机、布鲁克光学轮廓仪和涂层附着力划痕仪等设备测试MAO涂层的硬度、摩擦系数、磨损体积以及结合强度。结果表明：MAO涂层主要由锐钛矿型二氧化钛（A-TiO_2）和金红石型二氧化钛（R-TiO_2）相组成，掺杂Er_2O_3颗粒后，涂层中硬质相R-TiO_2的含量有所增加，同时Er_2O_3能够参与涂层的形成过程，涂层厚度先减小后增加。对比未掺杂Er_2O_3的MAO涂层，当Er_2O_3掺杂量为0.9 g·L~(-1)时，涂层表面的孔隙率从45.0%±2.6%降到26.2%±3.1%，涂层的厚度为（5.76±0.16）μm，且致密性和连续性最好，MAO涂层的硬度提升27.96%，表面粗糙度S_a降到0.325μm，磨损体积减小28.57%，附着力提升54.3%。此时MAO涂层的摩擦系数最小，约为0.5。在电解液中掺杂Er_2O_3微粒可促进微弧氧化涂层中硬质相的生成，有效降低涂层表面的微孔数目，有利于提高涂层致密性和显微硬度。掺杂的Er_2O_3微粒能够参与涂层形成过程，降低表面粗糙度，减小摩擦副和涂层之间的摩擦碰撞，提高涂层耐磨性。
关键词：TC4合金;;微弧氧化(MAO);;Er_2O_3微粒;;耐磨性
基金资助：黑龙江省教育厅基础科研业务费项目（2022-KYYWF-0581,2023-KYYWF-0558,2019-KYYWF-0373,2021-KYYWF-0557）;; 佳木斯大学青年创新人才培养支持计划项目（JMSUQP2023015）;佳木斯大学国家基金培育项目（JMSUGPZR2023-008）;; 黑龙江省口腔生物医用材料与临床应用重点实验室项目（KQSW202303）资助
