随着社会的发展，人民生活水平的不断提高，汽车工业得到了迅猛发展，内燃机凭借其独有的优势在现代汽车制造中得到了广泛应用，这就使得汽车内燃机活塞的表面防护得到了集中的关注。
一、问题的提出
相比于外燃机，内燃机在汽车当中的应用体现出了更大的优势，如内燃机的热效率更高、体积小移动方便、起动性能比较好，在维修上来看也比较方便，所以在现代汽车工业的发展中，对于内燃机的应用是比较广泛的。但是就目前发展实际情况来看，内燃机相关零部件失效的案例并不罕见，而通过相关调查研究表明，现阶段所出现的零部件失效案件当中，有75% 是因为摩擦磨损这一原因所导致的，所以其在一定程度上会对汽车内燃机的性能产生影响，甚至会对消费者的安全带来严重的威胁。基于此，如何进一步提高内燃机的耐磨性能已经成为汽车工业发展实践中集中关注的问题。
二、实验方法与材料
第一，试验的手段。对汽车内燃机活塞的表面利用等离子Ti+N 共同渗透的方法实施防护处理。
第二，试验的方法。（1）利用双辉等离子实施对内燃机活塞基础材料的Ti 渗透，然后再对其实施Ti+N 共同渗透的试验处理，从而使得活塞表面形成一个共渗层，在这个操作环节当中，要求在相同的渗金属炉当中实施操作；（2）有效使用扫描电子显微镜对活塞表面的防护层的状态以及基础组织结构做出细致的观察和精准的分析，同时也要对防护层的微区成分做出精准的计算；（3）通过X'Pert PRO 类型的X 光射线衍射仪这一设备，对活塞表面防护层的物象结构进行分析，利用相关的试验设备对活塞表面施加反复摩擦的运动，以此开展摩擦试验，之后利用激光共聚焦类型的显微镜对活塞表面受到磨损的情况进行观察，之后对相应的数据进行记录与分析。
三、实验结果分析
利用上述方法开展试验，通过对相关实验结果的观察与分析发现，经过Ti+N 以及Ti 共同渗透处理之后的活塞表面，气孔、气洞等相关的容易出现的缺陷已经消失了，同时可以发现在表面上存在着少量的泡状结构。
对基材表面实施共渗处理之后，在表面上已经形成了一个厚度约为14μm 的防护层，这个防护层的性质属于合金性质，其与基材的截面之间的结合是非常稳定的，同时组织也比较均匀。对这个合金层所相邻的区域实施一定的化学分析，并对相关数据进行记录，发现其中所包含的Cu 元素越多，那么与表面的距离就会越远；如果与表面之间的距离比较近，则有Cu 的含量比较低，所以二者之间是正相关的关系。而N、B 等元素的含量与Cu 的关系是相反的，它们所呈现的是负相关的关系。通过试验研究可以发现Ti 这一元素在试验的过程当中，总体上呈现出先增加后减少的变化趋势。
在内燃机活塞当中，Be Cu 是构成的主要元素，当活塞表面通过Ti+N 渗透处理之后，就会使得活塞表面所形成的相物的主要成分变为了Ti+N 和Be Cu，所以在试验处理之后，基材的表面会形成一个TiN 层，这个物质层对于活塞表面所具备的耐磨性能以及相应材料的硬度系数将会产生非常大的影响。当载荷是10N 的时候，如果反复摩擦的时间是30min 的情况下，那么就会发现所形成的共渗层在讲过摩擦之后所产生的磨损形态如图1 所示。
从观察的结果上来看，共渗层上面所出现的摩擦痕迹是比较光滑的，没有发生脱落的情况，在磨痕的局部区域当中存在着比较平整的表面。从磨损的形貌上来看，磨痕的直径为355μm，同时我们可以看到在其中存在着比较多的磨损屑，在局部区域存在着一定的黏着物，总体上呈现出了黏着磨损的特征。
在相同的试验条件下，没有经过共渗处理的活塞基材与经过Ti+N 共渗处理之后所产生的共渗层的表面磨痕大约是750μm，而深度大约是35μm。而共渗层的表面磨痕的跨度大约为350μm，深度大约是15μm。由此可见，经过Ti+N处理之后所形成的共渗层作为防护层与内燃机的活塞基材相比较来看，无论是在磨痕的深度还是在磨痕的跨度都是比较低的。
如表1 当中的数据所示，没有处理的基材在遭受摩擦之后的磨损率远远高于经过处理的防护层，所以在经过实验处理之后，内燃机活塞表面抗磨损的性能得到了一定的提升，这主要就是经过Ti+N 处理之后，所产生的合金层的硬度是比较高的，对于活塞能够起到一定的保护作用。

表1 基材表面与共渗层表面磨损体积与磨损率统计表
结语：综上所述，在现代汽车工业的发展中，内燃机活塞表面受到磨损的情况是比较多的，所以如何对其进行有效的保护已经成为集中关注的问题。文章根据这一现实问题，利用Ti+N 共渗处理的方法进行活塞表面的防护试验，发现经过这一方法的防护处理之后，活塞表面抗磨损性能得到了有效提升。