文献综述
1、项目背景
摩擦是普遍存在于人类社会实践中，是具有重大影响的自然现象。近年来，在传统火炮所使用的铬涂层的各项问题逐渐凸显[1]，而具有优异的高温耐磨性能的钽涂层技术不断发展，关于寻求替代铬涂层的钽复合涂层也成为热潮[2]。
高膛压、高初速造成的热作用、机械作用、化学作用等因素影响着炮管寿命，由于目前火炮工作时装药能量提高，铬镀层难以满足大口径火炮身管长寿命的防护要求，且其沉积工艺对环境不友好。钽具有高延展性、低热膨胀系数、高耐腐蚀性、高熔点（2996℃），是一种理想的抗烧蚀材料。钽可作为潜在的火炮烧蚀防护涂层，延长火炮寿命[3]。
以钽为基的高温固体润滑耐磨复合材料由于其良好的高温力学性能、抗氧化腐蚀性能、减摩耐磨效果而被应用于火炮结构中。高温固体润滑耐磨涂层设计的关键在于如何根据涂层材料的各自特性充分发挥复合材料体系的优越功能，既满化涂层的减摩耐磨性能要求，又满足各种工况下涂层承载能力、高温特性和抗氧化特性的要求[4]。
2、高温润滑涂层介绍
高温固体润滑耐磨涂层材料主要包括：金属相、耐磨材料及润滑材料。
金属相是连接基体与润滑材料和耐磨材料之间的黏结性材料，它的主要作用是抗冲蚀、抗氧化、耐腐蚀，保证涂层自身的强度和与基体的结合强度，提高涂层与基体的匹配性。目前，高温合金由于其良好的高温力学性能、抗氧化和抗腐蚀性能常作为高温固体润滑耐磨涂层的金属相。常用的高温合金有Fe基、Co基及Ni基高温合金，其中，Ni基合金应用最多[5]。Ni基合金在500℃以上仍具有优良的力学性能，而且Ni表面容易被氧化形成具有可塑性和附着性的NiO，NiO本身具有一定的高温润滑性，这种合金在高温摩擦过程中由于表面NiO的生成，会有效降低摩擦系数和磨损量[6]。
为了提高涂层的耐磨性能，延长涂层的使用寿命，通常会在高温固体润滑耐磨涂层中添加一定的耐磨材料，使其弥散分布在涂层中，降低涂层的磨损率。目前常用的耐磨材料主要为陶瓷材料，包括氧化物、碳化物、氮化物及硅化物等。氧化物陶瓷主要包括Cr2O3、Al2O3和ZrO2等；碳化物陶瓷主要包括Cr3C2、SiC、WC和TiC等：此外氮化物陶瓷如TiN和SiN4以及硅化物陶瓷MoSi2也可作为耐磨材料[7]。
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