汪建琦，刘浩，李家柱

（1.天津琦玮金属表面处理有限公司，天津 301614； 2.国家电投集团氢能科技发展有限公司，北京 102209； 3.北京蓝丽佳美化工科技中心，北京 100096）

钛合金是20世纪50年代发展起来的重要结构材料，是在钛的基础上通过添加其他元素而形成的。钛由于比强度高、耐腐蚀性强、生物相容性好，具有较高的抗疲劳强度和抗裂纹扩展能力等优异特点，因此被广泛应用于航空航天、化工、生物医学等领域。钛的密度介于铝和钢之间，是铝合金的1.6倍，是钢的58%左右。在高性能装备减重、安全服役和节能降耗需求的驱动下，钛的生产约80%用于航空和航天工业[1-3]。与此同时，钛合金材料存在硬度低(280～350 HV)、摩擦因数大(0.5～0.7)、表面加工硬化能力差等缺点，严重限制了钛合金材料的大规模应用。在生物领域，较差的摩擦学性能限制了钛制人工关节的长期使用，并可能导致由关节磨损引起的松动和组织溶解。在航空航天领域，钛合金与其他金属的亲和力强，摩擦因数偏高，钛合金工件对磨部位很容易发生粘连，造成工件的脆性增大，带来安全隐患。此外，钛合金存在致命的持续燃烧敏感问题，即“钛火”。这主要是由于TiO的密度显著小于低价氧化物Ti3O、Ti2O的密度，在氧化过程的交换反应中，氧化膜单位体积小而使其破裂，于是失去密封性能，氧气的输送速率急剧增大，热量析出速率超过热量损失速率，温度开始升高，氧化转化为燃烧。钛合金工件对磨时由于摩擦因数偏高而产生大量的热，由于钛合金热导率低(约为铝合金的1/15)，热量不能被及时地传导和散失，钛合金工件的温度因此而急剧升高，当超过钛合金的燃点(1627 °C)时，钛就会开始起火燃烧[4-6]。……