【摘要】：相對于陸地環(huán)境,海洋環(huán)境非常嚴(yán)酷,具有強腐蝕性。海洋工程裝備,如海洋運輸船舶、海底氣/油開采設(shè)備和水下機器人等,長期處于嚴(yán)酷環(huán)境下工作,面臨腐蝕損傷、磨蝕失效和生物污損等問題,這些問題嚴(yán)重影響了海洋工程裝備的工作效率、穩(wěn)定性和服役壽命,這也制約了重大海洋工程技術(shù)和裝備的發(fā)展。因此,適用于海洋環(huán)境的防護(hù)技術(shù)已成為海洋工程領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題之一。物理氣相沉積(PVD)硬質(zhì)涂層是一類常見的耐磨防護(hù)涂層,已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在實際表面防護(hù)中,能數(shù)量級地降低運動部件的磨損,從而提高工程裝備的服役壽命。然而PVD涂層中存在許多缺陷(空位、晶界和孔隙等),在腐蝕過程中可能成為先失效點;并且在力學(xué)作用下,涂層開裂形成腐蝕液快速擴(kuò)散通道,加劇涂層損耗;涂層在水環(huán)境中脆性增強或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)也會導(dǎo)致涂層抗裂紋能力減弱,涂層失效。所以,普通PVD防護(hù)涂層并不能簡單移植到機械-腐蝕耦合的海洋工況中,研究PVD硬質(zhì)涂層在海洋環(huán)境中的磨蝕行為對于海洋防護(hù)技術(shù)有重要意義。本文采用反應(yīng)磁控濺射的方法,通過調(diào)節(jié)靶壓和基體偏壓,制備出成分和結(jié)構(gòu)可控的CrSiN涂層,系統(tǒng)研究PVD硬質(zhì)涂層的磨蝕行為并探究其失效機理。主要結(jié)論如下:(i)從成分上,Cr_(0.58)Si_(0.42)N表現(xiàn)出較優(yōu)耐腐蝕性,最好的抗磨損性能,但并沒有表現(xiàn)出最優(yōu)抗磨蝕性能。涂層耐磨蝕性不僅要考慮涂層的耐腐蝕、磨損性能,還要考慮水環(huán)境中涂層的脆化和化學(xué)反應(yīng)。(ii)從結(jié)構(gòu)上,一種致密的柱狀結(jié)構(gòu)涂層表現(xiàn)出最好的耐磨蝕性能(6×10~(-16)m~3/N m),此時,磨蝕過程主要為層層移除機制。通常,柱狀多孔涂層因為它極差的本征抗蝕性,從而表現(xiàn)較差的耐磨蝕性能。而致密無柱狀涂層因為磨蝕過程發(fā)生斷裂磨損,耐磨蝕性能亦較差。所以高致密度,有效的裂紋控制磨損,和磨損表面去鈍化-再鈍化動態(tài)平衡對于硬質(zhì)涂層抗磨蝕性能十分重要。
【圖文】：

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 緒 論沉積能量進(jìn)一步增加，，原子具有很高表面擴(kuò)散能力并開始進(jìn)行體擴(kuò)散，形成均勻柱狀晶(II 區(qū))，此時晶粒內(nèi)部缺陷少且柱狀晶邊界非常致密，力學(xué)性能得到了提高。繼續(xù)增加沉積溫度，原子體擴(kuò)散能力提高，出現(xiàn)了再結(jié)晶等軸晶組織。隨著沉積原子擴(kuò)散能力提高，涂層結(jié)晶性、致密度以及力學(xué)性能等均會提升。

.2 采用 MPPMS+PDCMS 沉積的不同 Si 含量的 CrSiN 涂層截面 TEM：(a) 4.8 at.%, at.%, (c) 10.2 at.%, and (d) 20 at.%.[9]Fig. 1.2 Cross-sectional TEM micrographs of the CrSiN coatings deposited usingPPMS+PDCMS with different Si contents: (a) 4.8 at.%, (b) 6.7 at.%, (c) 10.2 at.%, and (dat.%.除了成分控制，在生長過程中原子擴(kuò)散動能對涂層結(jié)構(gòu)也有重要影響，增加，入射離子動能增加，通過沖擊動量轉(zhuǎn)化，原子遷移和擴(kuò)散增加，積過程中將會發(fā)生原子重排和形核，從而達(dá)到涂層結(jié)構(gòu)致密化的目的。偏壓對涂層 Cr-Si-N 涂層結(jié)構(gòu)的影響可由圖 1.3 表示。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P75

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄭有新;淺談涂層表面顆粒不良現(xiàn)象[J];材料保護(hù);2001年04期

2 陳慧敏;HYF—14耐高溫防腐蝕保護(hù)涂層的研制[J];材料工程;1988年05期

3 王中 ,謝梅英 ,劉新 ,吳仲行;涂層組合材料穿管機頂頭[J];鋼鐵研究總院學(xué)報;1988年03期

4 李勇明,胡行方;WO_3電變色涂層的研究[J];無機材料學(xué)報;1988年03期

5 Allan Matthews;Juhani Valli;王德文;;涂層的粘著性能試驗[J];國外金屬熱處理;1988年04期

6 劉勝聲;;用電子自旋共振預(yù)測涂層耐久性的快速方法[J];合成材料老化與應(yīng)用;1988年01期

7 ;導(dǎo)電安全薄膜[J];技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息;1988年12期

8 黃君明;;釕鈦錫三元涂層使用情況[J];氯堿工業(yè);1989年10期

9 葉茂;吳宏元;;鋼絲拉拔潤滑涂層的應(yīng)用與發(fā)展[J];鞍鋼技術(shù);1989年07期

10 劉繼旺;;最新的石油儲罐涂層系列介紹[J];國外油田工程;1989年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 梁秀兵;陳永雄;劉燕;徐濱士;;高速電弧噴涂過程中涂層表面溫度場分布研究[A];第八屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議暨第三屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集（三）[C];2010年

2 張偉明;;發(fā)展中的表面處理清潔生產(chǎn)工藝——鋅鉻涂層表面技術(shù)[A];中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略論壇論文集[C];2000年

3 單凱軍;余文莉;徐四清;;家電環(huán)保涂層表面性能檢測的研究[A];2007中國鋼鐵年會論文集[C];2007年

4 王興原;苗曉;胡志強;光紅兵;顧祥宇;;改善無取向硅鋼環(huán)保涂層表面特性的方法研究[A];高性能電工鋼推廣應(yīng)用交流暨第五次全委工作（擴(kuò)大）會專題報告及論文[C];2013年

5 林達(dá)仁;;梅雨期涂層表面泛白現(xiàn)象及其防治[A];中國電子學(xué)會生產(chǎn)技術(shù)學(xué)會第三屆化工學(xué)術(shù)年會論文匯編（下）[C];1991年

6 楊仁黨;陳克復(fù);王進(jìn);陳奇峰;陳學(xué)志;;二氧化硅對彩色噴墨紙涂層表面結(jié)構(gòu)及打印性能的影響[A];中國造紙學(xué)會第十二屆學(xué)術(shù)年會論文集（上）[C];2005年

7 張桂凱;;Al_2O_3阻氚涂層的制備、性能及阻氚機制[A];2017年版中國工程物理研究院科技年報[C];2018年

8 柯成竹;李永甲;張學(xué)敏;曾鮮;程旭;;Al_2O_3/SnO_2減反層在太陽能選擇性吸收涂層中的應(yīng)用[A];全國第十六屆紅外加熱暨紅外醫(yī)學(xué)發(fā)展研討會論文及論文摘要集[C];2017年

9 宋智輝;代明江;李洪;林松盛;石倩;韋春貝;郭朝乾;蘇一凡;;電弧離子鍍TiAlSiN涂層的結(jié)構(gòu)及性能[A];粵港澳大灣區(qū)真空科技創(chuàng)新發(fā)展論壇暨2018年廣東省真空學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2018年

10 王龍;羅曉芳;王佳恒;楊吉軍;馮勇進(jìn);廖家莉;楊遠(yuǎn)友;馮開明;劉寧;龔敏;;MOD法制備Al_2O_3阻氚涂層及其表征[A];中國核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報告（第五卷）——中國核學(xué)會2017年學(xué)術(shù)年會論文集第5冊（核材料分卷、輻射防護(hù)分卷）[C];2017年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 王顥;新型親疏水可轉(zhuǎn)換材料問世[N];中國化工報;2009年

2 黃慧琴;碳鋼表面電弧噴涂納米涂層性能研究[N];世界金屬導(dǎo)報;2016年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 榮建;Al_2O_3-Y_2O_3體系非晶/共晶耐磨復(fù)合涂層制備及結(jié)構(gòu)與性能研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所);2018年

2 魏東輝;CrON基太陽能選擇性吸收涂層的制備及其性能研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

3 孟建平;ZrN基光熱轉(zhuǎn)換涂層優(yōu)化設(shè)計及熱穩(wěn)定性研究[D];北京有色金屬研究總院;2016年

4 王晨;高韌性硬質(zhì)納米涂層的制備及力學(xué)性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

5 蔡新杰;欽表面電沉積法構(gòu)建抗菌高分子涂層及其性能研究[D];武漢大學(xué);2016年

6 王璋;幾種典型金屬和涂層的沖擊磨損機理研究[D];西南交通大學(xué);2018年

7 莊均s

本文編號：2595526