對(duì)金屬陶瓷硬質(zhì)涂覆層耐磨材料耐磨損性能的定量研究主要是指當(dāng)涂覆層材料與不同摩擦副在不同條件下發(fā)生摩擦?xí)r的磨損率和摩擦系數(shù)的確定。其中，摩擦系數(shù)主要是根據(jù)磨損試驗(yàn)中所測(cè)定的摩擦力與施加的接觸壓力之比確定。對(duì)磨損率的研究方法主要有磨損失重法、磨損體積法、能量法等，并分別建立了不同的磨損率模型。
1 磨損體積法
磨損體積法是通過對(duì)磨痕的幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量，得到涂覆層材料的磨損體積，根據(jù)磨損體積確定磨損率。早的磨損率模型是Archard通過對(duì)橡膠材料的磨損試驗(yàn)得出的經(jīng)典的Archard磨損率公式，表達(dá)式為w·=kA , W為磨損量，w·為磨損率，其含義是滑移單位距離損失的體積，k是沒有量綱的Archard 磨損系數(shù)，A是實(shí)際的接觸面積。在Archard磨損率模型基礎(chǔ)上，許多學(xué)者根據(jù)具體的磨損條件建立了相應(yīng)的體積磨損率模型。L.C.Erickson等在低碳鋼基體上等離子噴涂氧化鋁、氧化鉻、氧化鋁一氧化鐵等陶瓷涂層，試驗(yàn)研究了涂層硬度、氣孔率與磨損體積之間的關(guān)系，得到硬度與磨損率的關(guān)系為W =k/Hn，在研究斷裂切性對(duì)磨損的影響時(shí)，對(duì)己有的公式W=k/H0.5KIC0.5產(chǎn)提出利用微觀結(jié)構(gòu)因子M=Pn進(jìn)行修正，以同時(shí)考慮氣孔率、硬度和斷裂因子共同對(duì)磨損的影響。Hsyi-En Cheng 等利用CVD技術(shù)在Si3N4基刀具材料上涂覆TiN 涂層，研究了涂層厚度對(duì)刀具磨損性能的影響，研究結(jié)果表明，當(dāng)涂層的厚度為一特定值時(shí)，刀具的壽命大；薄涂層時(shí)刀具磨損以月牙洼為主，中等厚度的涂層刀具的磨損形式主要是刀尖磨損，厚涂層時(shí)刀具以后刀面磨損為主，并給出了金屬陶瓷涂層刀具磨損率的計(jì)算公式。Koji Kameo等利用盤-銷磨損試驗(yàn)，研究了金屬陶瓷盤與鋼銷滑動(dòng)摩擦特性，通過對(duì)滑痕幾何尺寸的測(cè)量，建立了與磨痕深度、滑動(dòng)面積、施加載荷以及滑動(dòng)距離有關(guān)的磨損率模型。

圖（1）軸承表面陶瓷涂層
2 磨損失重法
由于材料在磨損過程中形成的磨痕多數(shù)屬于不規(guī)則形狀，對(duì)磨損體積的確定有時(shí)比較困難，且與實(shí)際誤差較大，于是，人們想到通過測(cè)量材料磨損過程中失去的質(zhì)量來確定材料的磨損率，這就是磨損失重法。Jen Fin Lin等利用磨損失重法試驗(yàn)研究了CrN陶瓷薄膜涂層厚度與磨損率的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于涂層厚度存在一個(gè)臨界值，當(dāng)厚度小于該臨界值，隨著涂層厚度的增加，磨損失重量減少，大于該臨界值，涂層的磨損失重量又增加。V.Fervel等在25CD4(0.25%C, 1%Cr)鋼基體上離子噴涂涂覆Al2O3/TiO2：陶瓷涂層和WC/Co硬質(zhì)合金涂層，進(jìn)行環(huán)一塊磨損試驗(yàn)，利用失重法測(cè)試了摩擦系數(shù)和磨損率。Koji Kameo等利用盤-銷磨損試驗(yàn)，研究了金屬陶瓷與鋼銷滑動(dòng)摩擦?xí)r的磨損性能，通過對(duì)磨損過程中摩擦副失去質(zhì)量的測(cè)量，建立基于磨損失重質(zhì)量、摩擦副材料密度、施加載荷以及滑動(dòng)距離的材料磨損率模型。
3 能量法

圖（2）細(xì)管內(nèi)壁陶瓷涂層
雖然磨損失重法較磨損體積法的精度有所提高，但仍然存在誤差，且這兩種方法都是基于磨損的表觀現(xiàn)象建立磨損率模型。由于涂層材料在磨損的過程中所消耗的能量與磨損體積呈線性關(guān)系，而且隨著消耗能量的增加涂層材料的體積磨損增大。因此，更加準(zhǔn)確并從磨損實(shí)質(zhì)出發(fā)而得到的能量法正逐步被人們所采納。S.Fouvry 等利用能量的方法分析了硬質(zhì)涂層的磨損機(jī)理，得到磨損過程中消耗的總的能量ΣEd與磨損體積下之間的關(guān)系曲線是不過原點(diǎn)的線性直線，直線的斜率av (能量磨損系數(shù))代表消耗單位焦耳的能量磨損掉的體積。直線在能量軸上的截距為能量門檻值Edth，只有當(dāng)磨損過程中消耗的總能量大于該門檻值，磨損體積才能大于零。能量門檻值與材料的塑性有關(guān)，塑性越大，該值越大。研究同時(shí)表明，金屬陶瓷硬質(zhì)覆層的能量磨損系數(shù)比金屬的小得多，說明了其耐磨損性能優(yōu)于金屬。M.Z.Huq等研究了氧化鋁球與TiN涂層單向和雙向滑動(dòng)摩擦過程，提出摩擦過程中消耗的能量為Ed=μvstP ，其中μ為摩擦系數(shù)，P為施加的壓力，vs為相對(duì)的滑動(dòng)速度，t 為磨損的時(shí)間。對(duì)消耗的能量與涂層材料的磨損性能之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。
通過以上三種方法測(cè)量金屬陶瓷硬質(zhì)涂層耐磨材料具有很的耐磨性能，可以應(yīng)用于各種復(fù)雜工況也可以應(yīng)用于軸承表面滑動(dòng)磨損。