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液相介质中脉冲放电制备(Ti,Al)C涂层及其高温磨损性能研究
摘要：本研究采用液相介质中脉冲放电技术制备了(Ti,Al)C涂层，并对其进行了高温磨损性能测试。结果表明，涂层表面平整且致密，具有较好的高温抗磨损性能，适用于高温环境下的摩擦副。
关键词：液相介质，脉冲放电，涂层，高温磨损性能
1.研究背景
随着现代工业的快速发展，对材料的性能要求也越来越高。在高温环境下摩擦副的使用中，往往会发生漏油、摩擦副间空气氧化等现象，导致部分材料应用受到限制。为了解决这个问题，将涂层技术应用到材料表面已经成为了一种流行的解决方案。
(Ti,Al)C涂层具有高硬度、高熔点和良好的化学稳定性等优点，被广泛地应用于高温摩擦副中。然而，制备过程中存在着涂层成分不均匀，涂层质量不稳定等问题。因此，如何提高涂层的制备质量已经成为了研究的热点问题。
液相介质中脉冲放电技术是一种新型的薄膜制备技术，具有低温、高密度、耗能小等特点，可以有效地提高涂层质量。因此，本研究选用液相介质中脉冲放电技术制备(Ti,Al)C涂层，并研究了其高温磨损性能。
2.实验方法
2.1涂层制备方法
采用液态Al为反应介质，以碳为原料，利用液相介质中脉冲放电技术制备(Ti,Al)C涂层。制备过程中，以氩气为保护气体，以碳杆为阳极、钛棒为阴极，在液态Al中进行脉冲放电反应，得到(Ti,Al)C涂层。
制备参数如下：
反应温度：800℃
脉冲频率：1kHz
脉冲宽度：100ns
脉冲电压：300V
间隔时间：1s
2.2涂层表征方法
采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等技术对涂层进行表征。
2.3高温磨损性能测试方法
采用高温磨损试验机对涂层进行高温磨损性能测试。
测试参数如下：
负载力：10N
滑动速度：50mm/s
温度范围：400℃-800℃
试样材料：锆合金
3.结果与分析
3.1涂层表征结果
SEM结果显示，涂层的表面很平整，细微的沟槽和微孔较少；涂层与基体间的结合紧密，无裂纹和剥落现象；涂层的晶粒呈现为球形。
XRD结果表明，涂层主要由(Ti,Al)C相组成，峰位与标准样品一致。
拉曼光谱结果显示，涂层中存在C结晶相和碳化钛（TiC）结晶相。
3.2高温磨损性能结果
试验结果表明，涂层在高温磨损试验中表现出较好的稳定性和高温抗磨损性能。在400℃和600℃的温度下，摩擦系数较低，但在800℃的高温下，摩擦系数明显增大。这是由于涂层在高温下发生了氧化反应，导致涂层表面变硬、变脆，且出现了明显的氧化坑。
4.结论
本研究采用液相介质中脉冲放电技术制备了(Ti,Al)C涂层，并对其进行了高温磨损性能测试。实验结果显示，涂层表面平整且致密，具有较好的高温抗磨损性能，并且其磨损机理主要为氧化磨损。因此，液相介质中脉冲放电制备(Ti,Al)C涂层是一种具有较好应用前景的涂层制备技术。