第十五届全国表面工程大会

通过沟槽微织构与MXene纳米涂层两种基元的耦合表面改性可显著提升钛合金的摩擦磨损性能。这种摩擦学性能提升主要源于沟槽对MXene润滑涂层的有效捕获，并在摩擦应力作用下持续将其输送至接触界面，最终形成稳定的摩擦保护膜。由于表面微织构在捕获和存储固体润滑剂方面发挥着关键作用，其几何参数势和外加载荷势必会影响最终的摩擦学性能。然而，当引入MXene纳米涂层基元后，沟槽微织构参数和外加载荷如何影响沟槽微织构基元的功能性演化？二者的协同作用对摩擦磨损性能的影响机制如何？这些问题仍有待深入探索。针对上述问题，本研究通过调节沟槽宽度（20-200 μm）和法向载荷（0.5 N和2 N），系统研究沟槽微织构/MXene耦合改性表面的结构参数对钛合金摩擦学性能的影响规律。耦合MXene纳米涂层基元构筑可有效降低摩擦亚表层的剪切应力水平，抑制基体塑性变形，进而显著提升沟槽微织构的承载能力。这使得LST Ti-MXene样品的摩擦系数再次由与沟槽宽度相关的粘附分量主导，导致样品在沟槽宽度为50 μm时呈现最佳的摩擦磨损性能。进一步的磨痕亚表层微观结构演化行为分析表明，高载荷下更为优异的摩擦学性能源于沟槽对MXene纳米涂层的高效捕获及其向接触界面的持续补充。
 

沟槽微织构,MXene,摩擦,磨损,亚表层微结构演化