本文關(guān)鍵詞：沉積偏壓對電弧離子鍍CrAlSiON涂層組織結(jié)構(gòu)和性能的影響

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【摘要】：納米復(fù)合涂層因具有超高硬度和優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性備受關(guān)注,但由于在制備過程中不可避免的會含有氧雜質(zhì),導(dǎo)致涂層性能不穩(wěn)定,限制了其廣泛應(yīng)用。而且目前關(guān)于氧含量對涂層性能和結(jié)構(gòu)影響的研究并不是很多。另一方面,沉積粒子的能量對涂層的結(jié)構(gòu)和性能也有很大影響,因此在實(shí)際制備過程中,通常通過調(diào)節(jié)沉積偏壓來控制沉積粒子的能量。本文采用多弧離子鍍在硬質(zhì)合金上制備CrAlSiON涂層,通過改變反應(yīng)氣體中O：和N2的流量比來控制涂層中氧含量。通過SEM、XRD、納米壓痕和劃痕測試等方法系統(tǒng)研究不同氧含量對涂層的顯微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、摩擦磨損性能；利用真空退火測試研究涂層的高溫?zé)岱�(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上,通過改變沉積偏壓,研究沉積粒子的能量對涂層組織結(jié)構(gòu)和性能影響的規(guī)律,以及涂層在高溫環(huán)境過程中結(jié)構(gòu)性能的演化機(jī)理。1.改變O2/O2+N2比例從0至18%制備CrAlSiON涂層,獲得含氧量0至62.19at.%,成功實(shí)現(xiàn)了涂層氧含量的可控。涂層中主要為CrN和A1203晶體,較低含氧時涂層的表面顆粒、孔洞等缺陷較少,表面粗糙度較��；隨著氧含量增加,涂層的硬度逐漸降低,氧含量為48.4at.%時硬度僅為21.43GPa,之后氧含量繼續(xù)增大,硬度值保持在這一水平,涂層的彈性模量與H3/E*2的變化趨勢與此類似；較高含氧時,涂層的結(jié)合強(qiáng)度比較低含氧時差,含氧為62.19at.%時臨界載荷為45.48N,而20.22at.%時為68.17N；高溫摩擦磨損實(shí)驗中,涂層的主要磨損形式為磨粒磨損和粘著磨損,涂層均被磨穿；隨著退火溫度升高,涂層中因為相分解產(chǎn)生了六方結(jié)構(gòu)的Cr2N相,這導(dǎo)致涂層的硬度、彈性模量、H3/E*2和結(jié)合強(qiáng)度等性能逐漸變差。2.通入O2/02+N2比例為2%,改變偏壓從-60V至-200V制備CrAlSiON涂層。涂層中氧含量為22at.%至25at.%,且較高偏壓時制備的涂層比較低偏壓時氧含量稍多,另外較高偏壓制備的涂層表面質(zhì)量較好,粗糙度較�。浑S著偏壓升高,涂層的硬度呈先增大再減小然后保持平穩(wěn)的變化趨勢,-80V時獲得最大硬度為33.69GPa,涂層彈性模量和H3/E*2的變化趨勢與此類似；涂層的結(jié)合強(qiáng)度隨著偏壓升高而緩慢增大,臨界載荷由63.58N增大至74.36N；在不同轉(zhuǎn)速時的常溫摩擦磨損試驗中,磨損率變化均為較低偏壓制備的涂層比較高偏壓制備的涂層小,-80V時制備的涂層獲得最小磨損率；高溫摩擦磨損實(shí)驗中,三個溫度下都是較高偏壓制備的涂層磨損更為嚴(yán)重,而在-80V和-100V時磨損率最小；隨著退火溫度升高,涂層中因為相分解產(chǎn)生了六方結(jié)構(gòu)的Cr2N相,這導(dǎo)致涂層的硬度、彈性模量、H3/E*2和結(jié)合強(qiáng)度等性能逐漸降低。3.通入O2/O2+N2比例為12%,改變偏壓從-60V至-200V制備CrAlSiON涂層。涂層中的氧含量為55at.%至60at.%,隨著偏壓升高,氧含量先增多后減少；涂層中主要為CrN相和A1203相,且在較高偏壓時峰強(qiáng)度有所降低,晶粒尺寸呈增大趨勢；隨著偏壓升高,涂層的硬度、彈性模量、H3/E*2和結(jié)合強(qiáng)度呈逐漸增大趨勢；常溫摩擦磨損試驗中,較低偏壓制備的涂層被磨穿,而較高偏壓制備的涂層耐磨性較好,未被磨穿；經(jīng)過退火處理后,隨著溫度升高,涂層的硬度、彈性模量和H3/E*2呈緩慢增大趨勢,而結(jié)合強(qiáng)度則逐漸降低。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4

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1 聶志偉;沉積偏壓對電弧離子鍍CrAlSiON涂層組織結(jié)構(gòu)和性能的影響[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

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本文編號：1281457