離子注滲工藝參數對9310鋼表面WC-DLC薄膜性能影響*

羅 陽，冉 彪，唐夢蘭，楊 昭，謝煥鈞，劉 輝，李劉合

(1.北京航空航天大學機械工程及自動化學院，北京 100191；2.中國航發中傳機械有限公司，長沙 410200；3.陸軍裝備部航空軍事代表局駐株洲地區航空軍代室，株洲 412000；4.中國航發湖南動力機械研究所，株洲 412002 ）

9310鋼是航空發動機傳動構件主要材料之一，其在高載荷工作條件下，主要存在接觸疲勞、摩擦磨損等失效問題[1]。通常采用表面工程技術對9310鋼進行強化處理，如離子注滲、表面涂層等，以改變傳動構件表面微觀結構，進而提高硬度與強度，實現高承載力、高可靠性等[2]。其中，表面涂層常因與基體力學性能不匹配、涂層內應力等問題而發生膜層脫落[3]，使得具備高硬度的類金剛石涂層（DLC）無法附著在相對較軟的基體表面，膜基結合力較差。為了拓寬涂層技術的應用范圍，常采用注滲、噴丸、激光強化等手段來優化基體表面力學性能，增強基體強度，使得膜基力學性能更匹配，達到活化基體表面，增加膜基結合力的目的[4]。離子注滲作為較為成熟的表面強化手段，可和涂層制備在真空設備中先后完成，被廣泛應用到工業生產中，且研究表明注滲對基體表面應力狀態影響很小，注滲過程不會導致晶體內大量缺陷，注滲原子主要以固溶體形式存在于基體中[5]。另外，由于離子注滲過程中離子注入與反濺射共存，選擇合適的注滲參數對于基體表面性能尤為重要，如溫度越高基體濺射產額越高，注滲濃度越高，表面生成化合物越多，增加表面硬度的同時，又增加了表面脆性[6]，反而對涂層結合不利。……