阳俊龙

（中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司，广东 湛江 524057）

在生产生活中，摩擦会带来材料磨损，不仅消耗大量的材料，还损坏了设备器件和工程结构。统计数据表明，摩擦、磨损造成的经济损失，大约占一个工业化高度发达的国家GDP的1%~2%，所以研究耐磨材料，发展耐磨技术，能降低材料损耗，保证设备安全生产，提高经济效益。随着现代工业技术的发展，越来越多的设备、器件需要在高速、重载的高强度运转条件下工作，特别是航空航天[1-3]、船舶[4-5]、石油开采[6-8]、汽车工业[9]、核反应[10]等行业，对耐磨材料提出了更严苛的要求。

1 耐磨涂层的种类

1.1 无机耐磨涂层

1.1.1 硬涂层

硬涂层主要有金黄色的TiN（硬度2000HV，高温抗氧化性能较差）、CrN（硬度稍低，但韧性和耐高温性能好）、TiC等一元涂层，TiCN、TiAlN、TiCrN、TiZrN等二元涂层，以及在此基础上发展出来的多元涂层、多层涂层和纳米复合涂层。有特定性能而不损害材料本身强度，且含有过渡元素氮化物的硬质涂层，在耐磨涂层的制备与应用中发挥着重要的作用。其中TiSiN的硬度高达3700HV，但TiSiN涂层具有很高的压缩残余应力，并且与基体的粘附性差，很难仅使用单层TiSiN来制作工件。Mohammad Shoeb Ahmed等人[11]在600℃的中间温度下，对TiSiN涂层进行清理以降低残余应力，获得了具有高抗损伤性和良好粘合强度的组合涂层。为了获得纳米结构的硬质涂层，Yin-Yu Chang等人[12]在TiN、CrN和ZrN中加入Al和Si，以获得多组分的AlTi-CrN、AlCrSiN、AlTiSiN、ZrSiN和ZrAlSiN涂层。与TiN、CrN、ZrN、TiAlN和CrAlN相比，制备的涂层在热稳定性和机械性能方面表现优越。硬涂层最明显的优势，在于材料的刚性好且尺寸稳定，但是无机耐磨材料制备的硬涂层，往往附着力低，与基体材料的结合差，这大大限制了无机耐磨材料在涂层防护方面的应用。……