工程科学学报，第37卷，第10期：1350-1357,2015年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.10:1350-1357,October 2015 D0:10.13374/j.issn2095-9389.2015.10.015;htp:/journals.usth.edu.cm 铝合金表面纳米化-微弧氧化复合涂层摩擦行为 文磊四，王亚明》，金莹” 1)北京科技大学国家材料服役安全科学中心，北京1000832)哈尔滨工业大学特种陶瓷研究所，哈尔滨150080 ☒通信作者，E-mail:wenleic@ustb.edu.cn 摘要通过表面机械研磨处理在LY12CZ铝合金表面制备表面纳米化(SNC)过渡层，再采用微弧氧化(MAO)技术对纳米 晶过渡层进行微结构重构，设计制备出纳米化一微弧氧化(SNC-MAO)复合涂层，并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳 米化一微弧氧化复合涂层的摩擦学行为.与微弧氧化涂层相比，纳米化一微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性 微弧氧化涂层及纳米化一微弧氧化复合涂层与GC15钢球对磨时具有相同的磨损机理，为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化 磨损. 关键词铝合金：复合涂层：摩擦学；纳米化：表面机械研磨处理：微弧氧化 分类号TG174.4 Tribological behavior of SNC-MAO composite coatings formed on the surface of aluminum alloys WEN Lei,WANG Ya-ming2》,JIN Ying》 1)National Center for Materials Service Safety,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Institute of Advanced Ceramics,Harbin Institute of Technology,Harbin 150080,China Corresponding author,E-mail:wenlei@ustb.edu.cn ABSTRACT A duplex process was designed to modify the surface of LY12CZ aluminum alloy by using surface mechanical attrition treatment (SMAT)prior to microarc oxidation (MAO).A surface nanocrystalline (SNC)layer was formed on the alloy surface by SMAT,a ceramic outer layer grew on the SNC layer by MAO,and finally an SNC-MAO composite coating was fabricated.The tribo- logical behaviors of the MAO coating and SNC-MAO composite coating were comparatively evaluated.Experimental results showed that the SNC-MAO composite coating had a better wear resistance than the MAO coating in the same test condition due to a higher hardness of the ceramic coating.The wear mechanism of the MAO coating and SNC-MAO composite coating involved materials transfer from the steel ball to the coating and oxidation wear. KEY WORDS aluminum alloys:composite coatings;tribology:nanocrystallization:surface mechanical attrition treatment:microarc oxidation 铝合金材料在飞机等高技术装备领域服役过程 靠电解液与电参数的匹配调节，在弧光放电产生的瞬 中，由于所处环境严酷，承受交变或冲击载荷，容易发 时高温高压作用下，于铝、钛、镁等阀金属及其合金表 生腐蚀、磨损和冲击破坏.因此在合金高强高韧的基 面生长出以基体金属氧化物为主，并辅以电解液组分 础上，要求全面提升其耐腐蚀和耐疲劳的关键服役性改性的陶瓷化涂层，其防腐、耐磨性能优异0刀 能-习.微弧氧化(microarc oxidation,MAO)技术是依 具有广阔的应用前景，但制约其应用的一个关键问题 收稿日期：2014-11-28 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51201008)：教育部博士点科研基金资助项目(20120006120043)：高等学校学科创新引智计划资助项 目(B12012)工程科学学报，第 37 卷，第 10 期: 1350--1357，2015 年 10 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 10: 1350--1357，October 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 10． 015; http: / /journals． ustb． edu． cn 铝合金表面纳米化--微弧氧化复合涂层摩擦行为 文 磊1) ，王亚明2) ，金 莹1) 1) 北京科技大学国家材料服役安全科学中心，北京 100083 2) 哈尔滨工业大学特种陶瓷研究所，哈尔滨 150080  通信作者，E-mail: wenlei@ ustb． edu． cn 摘 要 通过表面机械研磨处理在 LY12CZ 铝合金表面制备表面纳米化( SNC) 过渡层，再采用微弧氧化( MAO) 技术对纳米 晶过渡层进行微结构重构，设计制备出纳米化--微弧氧化( SNC-MAO) 复合涂层，并对比研究了铝合金表面微弧氧化涂层及纳 米化--微弧氧化复合涂层的摩擦学行为． 与微弧氧化涂层相比，纳米化--微弧氧化复合涂层因硬度较高而具有较好的耐磨性． 微弧氧化涂层及纳米化--微弧氧化复合涂层与 GCr15 钢球对磨时具有相同的磨损机理，为对磨钢球向涂层的材料转移和氧化 磨损． 关键词 铝合金; 复合涂层; 摩擦学; 纳米化; 表面机械研磨处理; 微弧氧化 分类号 TG174. 4 Tribological behavior of SNC-MAO composite coatings formed on the surface of aluminum alloys WEN Lei 1)  ，WANG Ya-ming2) ，JIN Ying1) 1) National Center for Materials Service Safety，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Institute of Advanced Ceramics，Harbin Institute of Technology，Harbin 150080，China  Corresponding author，E-mail: wenlei@ ustb． edu． cn ABSTＲACT A duplex process was designed to modify the surface of LY12CZ aluminum alloy by using surface mechanical attrition treatment ( SMAT) prior to microarc oxidation ( MAO) ． A surface nanocrystalline ( SNC) layer was formed on the alloy surface by SMAT，a ceramic outer layer grew on the SNC layer by MAO，and finally an SNC-MAO composite coating was fabricated． The tribo￾logical behaviors of the MAO coating and SNC-MAO composite coating were comparatively evaluated． Experimental results showed that the SNC-MAO composite coating had a better wear resistance than the MAO coating in the same test condition due to a higher hardness of the ceramic coating． The wear mechanism of the MAO coating and SNC-MAO composite coating involved materials transfer from the steel ball to the coating and oxidation wear． KEY WOＲDS aluminum alloys; composite coatings; tribology; nanocrystallization; surface mechanical attrition treatment; microarc oxidation 收稿日期: 2014--11--28 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51201008) ; 教育部博士点科研基金资助项目( 20120006120043) ; 高等学校学科创新引智计划资助项 目( B12012) 铝合金材料在飞机等高技术装备领域服役过程 中，由于所处环境严酷，承受交变或冲击载荷，容易发 生腐蚀、磨损和冲击破坏． 因此在合金高强高韧的基 础上，要求全面提升其耐腐蚀和耐疲劳的关键服役性 能［1--2］． 微弧氧化( microarc oxidation，MAO) 技术是依 靠电解液与电参数的匹配调节，在弧光放电产生的瞬 时高温高压作用下，于铝、钛、镁等阀金属及其合金表 面生长出以基体金属氧化物为主，并辅以电解液组分 改性的陶瓷化涂层［3--9］，其防腐、耐磨性能优异［10--17］， 具有广阔的应用前景，但制约其应用的一个关键问题