栾俊吉, 高建国, 曹 磊, 万 勇, 李瑞川

(1. 齐鲁工业大学 机械与汽车工程学院, 山东 济南 250353;2. 青岛理工大学 机械与汽车工程学院, 山东 青岛 266033;3. 青岛大港海关, 山东 青岛 266011;4. 中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室, 甘肃 兰州 730000)

由于具有较高的比强度、优异耐蚀性能以及良好的生物兼容性，钛合金在航空制造、深海勘探及临床医学等领域有着广泛的应用[1-5]. 近年来，钛合金已开始在某些高端轿车中用于制备发动机气门、连杆和涡轮盘等关键零部件[6-8]. 与目前常用的铸铁和铝合金相比，钛合金具有密度低、质量轻、比强度高和耐蚀性能好的优点，尤为突出的是在500 ℃左右仍能保持良好的力学性能. 因此，利用钛合金制造的发动机运动关键零部件可以降低惯性质量，减小摩擦力，提高发动机的燃油效率，同时可缩小尺寸，使发动机和整车的质量减轻，提高发动机的转速及输出功率. 所以，在汽车向轻量化、环保和节能方向发展的今天，钛合金无疑是最具有潜质的汽车发动机关键零部件材料.

然而，钛合金表面硬度较低，抗塑性剪切变形能力较差易产生塑性变形，表层氧化物薄膜被去除后润湿性较差，导致钛合金材料用作运动部件时，即使在充分润滑的条件下也极易与对偶材料发生严重的黏着磨损[9-12]. 目前，多采用表面改性技术提高钛合金的力学及摩擦学性能，采用的手段主要包括阳极氧化、热扩散、渗碳渗氮、微弧氧化以及物理/化……