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高能球磨过程中,磨球、粉末和球磨容器三者之间强烈地碰撞,导致粉末粘附于磨球表面以及球磨容器的内表面,形成或薄或厚的涂层。基于这一现象,利用球磨时材料间相互冷焊的原理发展了一种全新的表面处理技术-机械涂覆与强化技术,这种技术的诞生为金属表面涂层的制备技术提供了新的研究方向。本文采用行星式高能球磨机,利用机械涂覆与强化技术,在2024铝合金的表面分别制备了TiC涂层,TiC/Al复合涂层和Ti/Al/C复合涂层,其中后两种涂层的成分质量比分别为4:1和107:30:13。通过扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD),划痕实验,摩擦磨损实验等手段,研究了不同球磨时间下涂层的显微组织及力学性能,探讨了不同涂层的形成机理及演变过程。随着球磨时间的延长,涂层厚度和表观密度增加,但TiC涂层和Ti/Al/C复合涂层在球磨后期出现了涂层厚度的减少。TiC涂层,TiC/Al复合涂层和Ti/Al/C复合涂层所达到的最厚涂层分别27μm,46μm和36μm;涂层的显微硬度,结合强度,摩擦磨损性能也是随着球磨时间的延长而逐步提升。球磨12h的TiC涂层硬度最高,为478HV0.1,是基体硬度的三倍多;球磨40h的Ti/Al/C复合涂层界面的临界载荷最大,达到56.4N,具有很好的结合强度;TiC/Al复合涂层相对于TiC涂层有更低的摩擦系数。涂层与基体的结合以及涂层内部的粉末均由冷焊形成,随着球磨的进行,磨球带动粉末冲击基体,并逐步沉积到基体上形成涂层。在机械力的持续作用下,脆性的TiC粉末所形成的涂层中容易出现应力集中,从而产生裂纹,裂纹的扩展致使表层涂层剥落;而延性的Ti/Al/C粉末所形成的涂层,其良好的延展性使得表层区域逐渐呈现一体化,但XRD检测未显示有新相生成。