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HVOF涂层/PVD薄膜复配体系构筑及其相关性能研究

在腐蚀、重载、高温等苛刻工况中应用的关键运动零部件的表面防护非常重要。物理气相沉积（PVD）的DLC、TiN、CrN等薄膜材料具有较高的硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性，已广泛地应用于航空航天、汽车工业、机械加工等诸多领域。然而，这类薄膜材料本征脆性高、内应力大、厚度限定在微米级且与许多金属基底的硬度、弹性模量及热膨胀系数差异大，导致其承载能力不足、膜基结合强度较低，在摩擦磨损过程中容易出现薄膜剥落失效的现象，从而限制了其在高接触应力、高温、腐蚀磨损等苛刻工况下的应用。因此，研究工作中通过将超音速火焰喷涂（HVOF）技术和PVD技术相结合来构筑HVOF涂层/PVD薄膜复配体系，以金属陶瓷涂层作为硬质脆性PVD薄膜的中间承载层材料，一方面可使金属陶瓷涂层能够最大限度地实现材料属性从软质基底到硬质薄膜的平缓过渡，避免承载过程中出现应力集中，另一方面高强韧且厚度较大的金属陶瓷涂层作为支撑层可保护基底在高载条件下不易变形，从而大幅提升金属表面硬质脆性薄膜的承载能力和摩擦学性能。与此同时，表层PVD硬质薄膜材料作为功能层还能对金属陶瓷涂层起到表面封孔、提高耐腐蚀和耐磨损的作用。