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通常認(rèn)為, 所有的物體表面在微觀尺度上都是粗糙的, 任何兩個(gè)固體表面的接觸均屬局部接觸, 局部應(yīng)力過高則會(huì)導(dǎo)致形變和位錯(cuò)。隨著摩擦?xí)r間的增加, 在循環(huán)應(yīng)力的作用下, 位錯(cuò)會(huì)不斷堆積并且互相割階, 最終形成裂紋。而磨損則是在相對運(yùn)動(dòng)物體的表面上材料的逐步損耗。磨損過程主要包括塑性變形的積累、磨損裂紋的形成以及裂紋的擴(kuò)展、并和等過程。

奧氏體不銹鋼管強(qiáng)度、硬度偏低, 不宜用于承受較重負(fù)荷及對硬度和耐磨性有較高要求的設(shè)備或部件。尤其是在腐蝕、磨損和外載等多種因素同時(shí)存在的條件下，相互作用的結(jié)果將會(huì)顯著加速材料的破壞過程，縮短不銹鋼管的使用壽命。根據(jù)我國有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，僅在冶金礦山、建材、電力、煤炭與農(nóng)機(jī)等5個(gè)行業(yè)中，因設(shè)備構(gòu)件與沙土、礦石、水泥、煤炭等物料接觸而導(dǎo)致的磨損所消耗的金屬材料就高達(dá)300萬t以上[34]。除了造成巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失之外，磨損還將導(dǎo)致設(shè)備構(gòu)件的壽命下降，甚至還會(huì)引起機(jī)械設(shè)備的事故，造成社會(huì)資源的巨大浪費(fèi)。由此可見，磨損機(jī)理和抗磨技術(shù)的研究對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重大的意義。摩擦損傷與材料的表面性能密切相關(guān)，因此適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砑夹g(shù)是改善不銹鋼管磨損性能的重要方法。目前，許多學(xué)者應(yīng)用離子注入技術(shù)來改變不銹鋼管表面的成分和組織，以提高不銹鋼管的耐磨性和耐蝕性。研究表明，不銹鋼管表面離子注入N、B、W、Ti、Nb、Al等元素可以顯著提高不銹鋼管的表面硬度，起到耐磨減摩作用。其中不銹鋼管表面離子注入研究最多的元素為N。雷明凱教授等人對不銹鋼管進(jìn)行等離子體低能氮離子注入處理，制備出了與超級(jí)不銹鋼管相當(dāng)且具有優(yōu)異耐磨損腐蝕綜合性能的工作表面，實(shí)現(xiàn)了這類不銹鋼管耐磨耐蝕的復(fù)合改性，徹底解決了奧氏體不銹鋼管耐腐蝕性能優(yōu)良、耐磨損性能較差的科技難題。此外，郭軍霞等采用金屬蒸氣真空弧離子源，在奧氏體不銹鋼管上注入金屬W離子，W離子注入后不銹鋼管的表面硬度提高了3倍；W離子注入能夠顯著改善奧氏體不銹鋼管的微動(dòng)磨損性能[37]。隨著離子注入技術(shù)的發(fā)展，近幾年又出現(xiàn)了注入加鍍膜的復(fù)合方法，即離子束輔助沉積（IBAD），又稱為離子束增強(qiáng)沉積（IBED）。李立等人用離子束輔助沉積（IBAD）方法在醫(yī)用不銹鋼管317L基底上沉積TiN陶瓷薄膜后，材料表面結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生明顯改變，表面硬度和耐磨性有明顯提高，在Hanks模擬體液中顯示出較高的抗腐蝕能力[38]。但是由于離子束有強(qiáng)烈的方向性，覆蓋強(qiáng)化面所需要的時(shí)間太長，成本過高，不能用于大面積的工件處理，因而失去競爭力。

研究表明，利用激光表面處理技術(shù)可以提高不銹鋼管表面的硬度和耐磨性，張小彬等[39]應(yīng)用激光熔覆法，采用鎳基NiCrSiB合金粉末在CrNiMo不銹鋼管表面制作熔覆涂層，以CrSi、Fe2B為增強(qiáng)相的合金層與基體有良好的結(jié)合強(qiáng)度，使得合金層的硬度大大提高。但是經(jīng)激光表面處理技術(shù)處理后，表面容易產(chǎn)生裂紋，并且表面粗糙度增大很多，這會(huì)降低不銹鋼管基體原有的耐蝕性和疲勞性。此外，利用物理氣相沉積法（PVD）[40-42]和化學(xué)氣相沉積法（CVD）均可以在不銹鋼管表面形成硬質(zhì)膜，但是由于不銹鋼管基體對硬質(zhì)膜的承載能力差，膜基結(jié)合強(qiáng)度較低，從而影響了膜的耐久性。

不銹鋼管通過表面改性提高摩擦學(xué)性能的研究雖已有了很大的進(jìn)展，但是由于各種處理方法的局限性，目前能實(shí)際應(yīng)用的極少。