通过定向排列SiC晶须增强提升磷酸盐陶瓷涂层的高温摩擦学性能

来自研究人员的研究针对钛合金高温耐磨性不足的问题，通过Fe3O4改性SiC晶须(Fe3O4/SiCw)实现磁响应定向排列，构建了有序增强结构的化学键合磷酸盐陶瓷涂层(CBPC)。研究表明该技术显著降低了高温摩擦系数和磨损率，在400°C时磨损率降低达53.92%，为高温摩擦环境下钛合金部件防护提供了创新解决方案。

　　

钛合金虽具有优异强度重量比和耐腐蚀性，但其耐磨性能尤其在高温环境下明显不足，这限制了其在高温高摩擦工况下的应用。为解决这一难题，研究人员创新性地采用四氧化三铁(Fe₃O₄)改性碳化硅晶须(SiCw)的策略，通过磁场响应实现了增强相在化学键合磷酸盐陶瓷涂层(CBPC)体系中的可控定向排列，成功构建出有序增强结构。通过系统研究Fe₃O₄/SiCw复合体及增强涂层的化学结构特征，并结合高温磨损实验分析，发现随着Fe₃O₄/SiCw含量的增加，涂层的高温摩擦系数和磨损率均显著下降。其中Mf-CBPC5样品表现出最优异的抗磨损性能，与未改性样品相比，在100°C、250°C和400°C温度下磨损率分别降低了19.82%、26.14%和53.92%。这种定向排列的增强机制不仅提高了涂层的致密性，改善了载荷传递效率，还稳定了摩擦膜的形成，从而显著提升了磷酸盐陶瓷涂层的高温耐磨性能。