钽基涂层因具备独特的物理化学性质，能满足某些极端工况下的特殊性能需求，而具有广阔的应用前景。本研究采用大气等离子喷涂制备了Ta₂O₅原位复合Ta基纳米晶涂层，利用SEM、微束XRD、微动摩擦磨损试验机及非接触三维表面轮廓仪等技术手段并结合计算分析，考察了喷涂功率、主气（Ar）流量等喷涂工艺参数对Ta基涂层表面Ta₂O₅含量、晶粒尺度、显微硬度和摩擦学性能等的影响规律及原因。在考察范围内，随喷涂功率增大Ta基涂层表面Ta₂O₅含量呈先减小后增大的变化，而涂层表面α-Ta的晶粒尺度及点阵畸变则均呈先增大后减小的变化；随氩气流量增大涂层表面Ta₂O₅含量总体呈减小趋势，在流量为130-140LPM达到最低，α-Ta的晶粒尺度和点阵畸变的变化呈负相关性；间断喷涂时涂层表面Ta₂O₅含量降低，α-Ta晶粒尺度及点阵畸变均略有减小。通过对喷涂相关微观过程特点的分析，对这些规律作了阐释。涂层显微硬度与其表面Ta₂O₅含量相关，高硬度的涂层表面Ta₂O₅含量相对较低；干摩擦下晶粒较大、Ta₂O₅含量较少的涂层抵御硬质陶瓷低速刻划的能力较差；边界润滑状态下硬度较高的涂层表现出更优的抗磨减摩性能；采取间断喷涂可获得摩擦学性能最佳的涂层。Ta基涂层的机械性能与其微观结构特征显著相关；除显微硬度外，涂层晶粒尺度、点阵畸变及表面Ta₂O₅含量的相对值可用作质量控制的重要指标。
  此外，本研究还利用SEM、EDS、微束XRD和Raman光谱分析，研究了一系列Ta基涂层在干摩擦和石蜡润滑条件下的磨损机制，分别阐明了“断裂”磨损、疲劳磨损、分层磨损、“抛光”磨损等四种典型的磨损机制。研究表明，在相同的摩擦条件下，具有细微微观结构差异的Ta基涂层可能会表现出差异明显的摩擦磨损行为，因此，控制等离子体喷涂过程中微小的细节是至关重要的，如两次连续喷涂之间的冷却间隔及抛光后处理等。采用间断喷涂方式制备的Ta基涂层组织相对致密、氧化物含量较低、晶粒尺寸和晶格畸变较小、断裂韧性高于连续喷涂涂层，具有优异的综合摩擦学性能，其在所考察的干摩擦和润滑条件下的主要磨损机理分别为分层磨损和“抛光”磨损。本研究为调控Ta基涂层的微观结构从而改善其摩擦磨损性能提供了一种视角，具有重要的参考价值。

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