針對(duì)現(xiàn)代航空、航天、交通及電力等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中存在的高/低溫（寬溫域）、特殊介質(zhì)和高速等極端苛刻工況,開展高溫條件下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的自潤(rùn)滑防護(hù)涂層研究越來越迫切。Ta由于高熔點(diǎn)、化學(xué)惰性、高耐蝕性,可作為潛在的抗燒蝕防護(hù)性涂層進(jìn)行研究,而Ag元素作為中低溫潤(rùn)滑組元,可與其它固體潤(rùn)滑劑復(fù)合實(shí)現(xiàn)寬溫度范圍的潤(rùn)滑。本文采用直流磁控濺射法在鋼材表面沉積Ta-Ag共濺射薄膜,調(diào)節(jié)濺射功率、壓強(qiáng)、Ag含量等參數(shù),調(diào)控薄膜晶粒尺寸和晶體結(jié)構(gòu),測(cè)試Ta-Ag薄膜室溫到750℃的摩擦學(xué)性能。針對(duì)寬溫域減摩耐磨涂層設(shè)計(jì)中潤(rùn)滑劑的可控釋放以及摩擦表面潤(rùn)滑自適應(yīng)等關(guān)鍵問題,著重研究其在熱、力、化學(xué)耦合作用下摩擦界面潤(rùn)滑膜形成過程和結(jié)構(gòu)演變,了解其在熱和力作用下合金薄膜中Ag的偏析及其對(duì)摩擦機(jī)制的影響。通過工藝-結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系,研究Ta-Ag薄膜的高溫性能與服役行為,優(yōu)化薄膜結(jié)構(gòu)成分設(shè)計(jì)。通過調(diào)控濺射功率、壓強(qiáng)實(shí)現(xiàn)了納米晶α-Ta和非晶Ta的可控制備,Ta-Ag薄膜晶化功率為90W,納米晶Ta薄膜硬度達(dá)12-13GPa,Ta薄膜晶化功率在110W以上,Ag的加入作為異質(zhì)形核點(diǎn)促進(jìn)Ta薄膜的晶化;高壓強(qiáng)條件下沉積薄膜的... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Ta-Cu薄膜隨Ta含量變化的XRD圖譜以及力學(xué)性能曲線[67]

1緒論碩士學(xué)位論文10圖1.3宏觀尺度下Ag釋放過程示意圖1.4本文研究?jī)?nèi)容(1)采用合適的磁控濺射工藝參數(shù)，制備表面均勻，性能優(yōu)良的Ta-Ag薄膜。主要研究不同工藝參數(shù)對(duì)Ta系列薄膜性能的影響，選取不同工藝參數(shù)，包括濺射壓強(qiáng)、濺射功率、共濺射Ag元素?fù)诫s量等參數(shù)，調(diào)控薄膜晶粒尺寸和晶體結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)是在不使用任何外部參數(shù)條件如熱處理前提下，了解濺射過程中對(duì)于特定相形成控制以保持納米微觀結(jié)構(gòu)；(2)對(duì)不同影響因素，總結(jié)表面形貌、織構(gòu)排列、硬度及殘余應(yīng)力等在物相形成過程中濺射動(dòng)力學(xué)作為濺射影響因素的函數(shù)關(guān)系，探討Ta薄膜內(nèi)部相結(jié)構(gòu)調(diào)控的工藝條件及相應(yīng)的轉(zhuǎn)變機(jī)理。(3)測(cè)試Ta及共濺射合金薄膜的力學(xué)性能和髙溫摩擦磨損性能，利用高溫摩擦試驗(yàn)機(jī)研究復(fù)合薄膜摩擦磨損性能：通過XRD、SEM、微區(qū)拉曼，分析自潤(rùn)滑復(fù)合薄膜的成分，表征磨痕的微觀形貌、物相組成、元素分布等，來解釋磨損形式和潤(rùn)滑機(jī)理。(4)根據(jù)Ag在摩擦過程中的存儲(chǔ)、釋放等問題，Ag作為合金元素添加，研究復(fù)合薄膜在熱、力、化學(xué)耦合作用下摩擦界面的形成過程和結(jié)構(gòu)演變，研究其在熱和力作用下Ag原子簇的偏析現(xiàn)象及其對(duì)微觀和宏觀摩擦機(jī)制的影響，探索摩擦界面Ag自組裝機(jī)制，為Ag及含Ag復(fù)合材料的摩擦學(xué)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，為新型耐高溫固體潤(rùn)滑涂層的設(shè)計(jì)提供了新的途徑。

碩士學(xué)位論文納米晶/非晶Ta-Ag薄膜制備與組織調(diào)控及摩擦學(xué)行為研究112實(shí)驗(yàn)方法與材料2.1實(shí)驗(yàn)流程本章研究?jī)?nèi)容是利用直流非平衡磁控濺射沉積技術(shù)制備Ta及含Ta-Ag合金薄膜，以及薄膜的表征測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)流程如圖2.1所示，研究?jī)煞N制備薄膜的結(jié)構(gòu)性能與高溫摩擦磨損性能。最后綜合結(jié)構(gòu)與性能，對(duì)Ta薄膜制備工藝與性能綜合評(píng)價(jià)。圖2.1實(shí)驗(yàn)流程圖2.2磁控濺射沉積鍍膜裝置本實(shí)驗(yàn)使用設(shè)備為沈陽(yáng)中科儀的非平衡磁控濺射鍍膜系統(tǒng)，如圖2.2所示。設(shè)備由控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)組成。電源系統(tǒng)主要分為兩部分，第一部分為靶材提供脈沖電源，實(shí)現(xiàn)濺射靶材過程；第二部分為基體提供脈沖或直流電源，控制濺射到基體上粒子的數(shù)量和能量，來調(diào)整薄膜的濺射速率和質(zhì)量。該設(shè)備真空室內(nèi)配置三個(gè)對(duì)稱分布的圓形靶。設(shè)備工作過程中，一臺(tái)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)不斷對(duì)靶材、分子泵、真空室內(nèi)壁進(jìn)行冷卻降溫。工作氣體和反應(yīng)氣體流量通過MKS質(zhì)量流量控制器自動(dòng)恒定于設(shè)定流量值，由電阻單元和電離單元監(jiān)測(cè)真空室壓強(qiáng)，并通過控制扇形閥的開合程度調(diào)節(jié)壓強(qiáng)大校圖2.2(b)為直流磁控濺射鍍膜原理示意圖。采用靶在下，樣品在上，惰性氣體從側(cè)邊通入的結(jié)構(gòu)，直流的輸入功率是0W~1000W可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)功率的預(yù)先設(shè)置。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]30CrMnSiNi2A鋼表面二極濺射鍍鉭層的結(jié)構(gòu)及性能研究[D]. 郭平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3454374