PVD涂層具有高硬度、高耐磨性、低摩擦系數(shù)和化學穩(wěn)定性等優(yōu)點,因而在摩擦磨損領域應用廣泛。在惡劣的沖蝕環(huán)境中,表面涂覆有PVD硬質涂層的零部件能有效的抵抗固體顆粒的沖蝕,從而提高零部件的服役壽命。本文采用陰極電弧離子鍍技術在鈦合金TC4、硬質合金YG6和YT15三種基體上制備AlCrN和TiAlSiCN涂層,采用磁控濺射技術在三種基體上制備類金剛石（DLC）涂層,并對涂層的沖蝕磨損行為進行了系統(tǒng)的研究。對涂層的微觀結構、相組成及主要物理機械性能進行了檢測與分析。結果表明:（1）涂層元素分布均勻且涂層致密,涂層厚度均勻,涂層與基體結合良好,涂層與基體元素在涂-基界面處有一定的相互擴散。（2）AllrN涂層中主要存在AlN和CrN相,TiAlSiCN涂層中主要存在TN相,DLC涂層拉曼光譜進行高斯擬合后,在15G8cm-1附近出現(xiàn)G峰和在1397cm-1附近出現(xiàn)D峰。（3）相同涂層在不同基體上的硬度值偏差極小。三種涂層中,TiAlBiCN涂層的硬度最高,約為32 GPa,AlCrN涂層的硬度最低,約為23 GPa。同一涂層的彈性模量和塑性變形指數(shù)Rp在不同基體上的測量值不同,在TC4基體上... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

一l材料沖蝕磨損的主要影響因素示意圖

與沖擊粒子（粒子尺寸Ｄ、粒子形狀、粒子機械性能）、沖蝕條件（沖擊角度０、??沖擊速度心等）及基體材料的性能（硬度Ｈｐ、彈性模量Ｅ、斷裂韌性Ｋｅ等）等??因素相關，如圖１－１所示。一般地，可根據(jù)沖蝕特征將材料的沖蝕磨損機理分為??兩大類：塑性材料沖蝕磨損機理和脆性材料沖蝕磨損機理［１１］。塑性材料沖蝕磨損??主要表現(xiàn)為微切削、犁削、沖擊凹坑等塑性變形特征，且材料在低沖蝕角度（２０°－??４０°）表現(xiàn)出最大的沖蝕磨損率。脆性材料沖蝕磨損破壞形式主要是裂紋產(chǎn)生，??裂紋擴展交叉使得材料脆性剝落，且材料的沖蝕磨損率隨沖擊角度的增加而增大，??如圖１－２所示。??■＾沖擊粒子??杖人Ｖ?￡?．．．?＿—＿？菡體??Ｉ?＾??圖１－１材料沖蝕磨損的主要影響因素示意圖??」?＼??／?＼??Ｉ?！?、、??§?－?ｆ?＼?Ｂｎｔｔｉｅ＾??０?ｍ?６０?９０??ｉｒ＾ｐａｃｔ?ａｎｇｌｅ??圖１－２沖蝕角度對塑性材料和脆性材料沖蝕磨損率的影響??２??

因此，在沖擊過程中幾乎不產(chǎn)生塑性變形便出現(xiàn)裂紋，隨后在粒子進一步??反復沖擊下很快脆斷。脆性材料在粒子的沖擊下產(chǎn)生幾種裂紋類型類似于在表面??壓痕產(chǎn)生的裂紋［１８］，如圖１－３所示。鈍的固體顆粒（如球形粒子）以低速沖擊材??料表面僅會引起材料的彈性變形，但在臨界拉伸應力下，材料表面缺陷處可能產(chǎn)??生圓形裂紋，裂紋逐漸擴展發(fā)展為錐形裂紋（如圖ｌ－３（ａ）），多個裂紋相交時，??將發(fā)生材料的剝落。由于在現(xiàn)實的沖蝕環(huán)境下，沖蝕介質主要以小尺寸尖角狀的??固體顆粒為主，所以，這種裂紋形式在實際的沖蝕環(huán)境中出現(xiàn)的較少。角狀小顆??粒在沖擊材料表面時，大的接觸應力會使材料表面產(chǎn)生塑性變形區(qū)域，當應力達??到臨界水平時，會出現(xiàn)徑向和中間裂紋（如圖ｌ－３（ｂ）和（ｃ）），并可能產(chǎn)生裂紋交??叉形成半月型裂紋（如圖ｌ－３（ｄ））。載荷卸載時，塑性變形區(qū)和彈性變形區(qū)之間??的應力不匹配時

【參考文獻】：
期刊論文
[1]抗沖蝕磨損涂層的研究及應用進展[J]. 林松盛,周克崧,代明江.  材料研究與應用. 2018(03)
[2]無氫DLC涂層的摩擦學性能[J]. 董傳賀,魏修亭,李志永,張偉,李帥,王志剛,史偉良.  材料保護. 2017(08)
[3]DLC、TiN涂層對TC4鈦合金抗砂塵沖蝕性能的影響[J]. 曹鑫,何衛(wèi)鋒,何光宇,廖斌,張虹虹,李應紅.  中國表面工程. 2016(04)
[4]不同過渡層對DLC薄膜力學性能和摩擦學性能的影響[J]. 卓國海,柯培玲,李曉偉,汪愛英,趙運才.  中國表面工程. 2015(06)
[5]抗沖蝕磨損涂層的研究進展[J]. 姚夢佳,李春福,何俊波,侯宇.  材料導報. 2015(S2)
[6]挾沙風作用下風力機葉片涂層沖蝕磨損研究進展[J]. 張永,劉召,黃超,田月,劉文斐.  新能源進展. 2015(05)
[7]TiAlSiN多元PVD涂層的研究[J]. 李佳,陳利,王社權.  硬質合金. 2010(05)
[8]轉爐煤氣鼓風機葉輪的應力腐蝕及對策[J]. 彭建鄂,閆孟秋.  風機技術. 2008(03)

博士論文
[1]Ti-TiN-Zr-ZrN抗沖蝕多層膜的制備、結構及性能[D]. 林松盛.華南理工大學 2016
[2]類金剛石（DLC）多層薄膜殘余應力調控及其機械性能研究[D]. 徐照英.西南交通大學 2013
[3]PVD氮化物涂層的沖蝕磨損特性及機理的研究[D]. 吳鳳芳.山東大學 2011

碩士論文
[1]不同基體表面氮化物涂層沖蝕磨損特性研究[D]. 鄒雪倩.山東大學 2018
[2]ZrTiAlN涂層的制備及其沖蝕磨損機理研究[D]. 黃志翔.湖南工業(yè)大學 2016



本文編號：3579106