海洋環(huán)境是自然界中非常復(fù)雜的磨蝕系統(tǒng)之一。海水中存在大量的活性侵蝕性氯離子,使得在海洋工程領(lǐng)域服役的的大型工程裝備及關(guān)鍵零部件,在進行機械操作和運行時,不僅會受到摩擦磨損的影響,而且會發(fā)生電化學(xué)腐蝕。這種在以海水作為流體腐蝕介質(zhì)的環(huán)境下,同時發(fā)生力學(xué)、化學(xué)、電化學(xué)等交互作用的腐蝕磨損行為,往往會顯著削弱海洋工程裝備的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性并縮短服役壽命。物理氣相沉積技術(shù)（多弧離子鍍）是目前提高金屬材料表面耐磨性和抗腐蝕性應(yīng)用最為廣泛的表面改性手段。本論文通過多弧離子鍍膜系統(tǒng)在316不銹鋼表面沉積了TiN、TiAlN和CrAlN三種典型的氮化物硬質(zhì)涂層材料,并以Si₃N₄小球作為摩擦副,采用球-盤往復(fù)式摩擦磨損實驗機,并連用三電極體系組成完整的磨蝕裝置,模擬涂層在人工海水環(huán)境下的服役工況。系統(tǒng)地研究了TiN、TiAlN和CrAlN涂層的微觀形貌、結(jié)構(gòu)、硬度、結(jié)合力、開路電位、極化曲線、摩擦系數(shù)、磨損率、磨痕組分,并考察了不同加載恒電位對涂層材料磨蝕性能的影響規(guī)律;探討了不同加載恒電位下腐蝕磨損交互作用的關(guān)系;結(jié)合掃描電子顯微鏡對涂層磨痕形貌進行分析,評價涂... 

【文章來源】：西安工程大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

磨蝕測試裝置

圖 3-1 TiN 涂層的 XRD 圖譜-2 TiN 涂層的截面形貌 圖 3-3 TiN 涂層力學(xué)性能法測試 TiN 涂層的納米壓痕硬度，最大壓痕深 涂層的硬度為 12 GPa，納米壓痕硬度曲線見圖

圖 3-2 TiN 涂層的截面形貌 圖 3-3 TiN 涂層的表面形貌TiN 涂層的力學(xué)性能用連續(xù)剛度法測試 TiN 涂層的納米壓痕硬度，最大壓痕深度為 1000 nm，由儀測得 TiN 涂層的硬度為 12 GPa，納米壓痕硬度曲線見圖 3-4。由表 3-1 所6 不銹鋼基體和 TiN 涂層的硬度 H 與彈性模量 E 之間的關(guān)系的力學(xué)性能參數(shù)出 TiN 涂層的彈性模量略低于 316 不銹鋼基底，而納米硬度 H，H/E 和 H3提升。這表明 TiN 涂層能夠顯著提高材料的硬度和彈性模量[92]。 3-5 所示為 TiN 涂層聲音信號(AE)隨加載力大小(Fn)和劃痕長度（mm）的曲線。結(jié)合觀察 TiN 涂層在加載過程中表面劃痕形貌的變化，發(fā)現(xiàn) TiN 涂階段出現(xiàn)明顯的劃傷痕跡。結(jié)合聲音信號分析發(fā)現(xiàn) TiN 涂層在 12 N 附近開直于劃痕方向的微裂紋和凹坑；在 19 N 左右，監(jiān)測到的聲音信號開始產(chǎn)生的波動，TiN 涂層開始出現(xiàn)局部剝落的現(xiàn)象。隨著加載力的增大，涂層劃過現(xiàn)大面積的剝落至完全破壞。


本文編號：2992139