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TC11因表面硬度低、耐磨性差以及较高温度下抗高温氧化性能不足等缺点,限制其在航空部件中进一步应用。针对上述问题,本文采用双层辉光等离子渗金属技术在TC11合金表面进行渗Zr及Zr-Er共渗制备合金层。首先进行工艺探究,然后分析合金层的成分、组织以及涂层与基体结合力和显微硬度,并重点分析了载荷、转速和温度因素对摩擦磨损性能的影响,不同温度下抗高温氧化能力。通过系统研究各工艺参数对合金层形成的影响,得到渗Zr最佳工艺参数为:源极电压600~650V,阴极电压450~500V,气压30Pa,时间3h,极间距15mm;Zr-Er共渗的最佳工艺参数为:源极电压550~600V,阴极电压400~450V,气压35Pa,时间3h,极间距15mm。最佳参数下的合金层与基体属冶金结合,合金元素由表及内梯度分布。TC11渗Zr合金层有效厚度约5μm,由Zr和α-Ti固溶体物相组成;Zr-Er共渗合金层的有效厚度可达10μm,渗层中以Zr、Al3Er和Er2O3等物相为主。显微硬度和纳米压入测试结果表明合金层的硬度及抗变形能力高于TC11基体。球盘磨损试验表明在不同载荷、转速、温度条件下,渗Zr试样和Zr-Er共渗试样耐磨性能明显优于TC11基体,具体体现在合金层的较低摩擦系数以及磨损体积。高温氧化100h后,TC11基体的氧化产物以Ti O2为主的Ti O2与Al2O3混合物,氧化物颗粒粗大,疏松多孔;650℃、750℃下,渗Zr及Zr-Er共渗试样的氧化产物主要为Zr O2,Er2O3和少量的Ti O2等,氧化膜完整致密,能有效阻止氧侵入基体。850℃下,渗Zr试样氧化膜剥落,抗氧化能力下降,Zr-Er共渗试样仍能保持良好的抗高温氧化性能。