Ti、Cr元素在Cr 2 O 3 薄膜中的扩散及其对摩擦学性能的影响

为了研究Ti和Cr元素在Cr 2 O 3 薄膜中的扩散行为及其对摩擦学性能的影响，对Cr 2 O 3 薄膜在1 000℃大气环境下进行不同保温时间的退火处理。利用扫描电子显微镜、三维轮廓仪、X射线衍射仪以及透射电镜对薄膜的表面形貌、成分以及结构进行分析，采用球盘式摩擦磨损试验机对Cr 2 O 3 薄膜的摩擦学性能进行研究。结果表明：在1 000℃下Inconel 718基材中的Ti和Cr会沿着Cr 2 O 3 薄膜的晶界扩散至薄膜表面，与大气中的氧反应生成由Cr 2 O 3 和Cr 2 Ti 7 O 17 组成的复合相，并在薄膜表面晶界处堆积形成类网状凸起结构。随着保温时间的增加，这种类网状凸起结构的高度也越大。该结构可以显著降低薄膜的摩擦因数以及磨损率。当保温时间只有1 min时，薄膜的平均摩擦因数为0.35，磨损率为5.7 μm 3 /Nm。而当保温时间达到240 min时，薄膜的摩擦因数降至0.24，磨损率降至3.2 μm 3 /Nm。