本文關鍵詞：CrAlN涂層的制備及其海洋摩擦學性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海洋中服役的零部件往往受到腐蝕與摩擦的共同作用,導致其快速的失穩(wěn)失效,給海洋工業(yè)裝備帶來嚴峻的挑戰(zhàn),在零部件的摩擦部位涂覆PVD涂層是提升裝備可靠性的有效技術手段。本研究通過多弧離子鍍技術在316L不銹鋼基體上制備了Cr_(1-x)Al_xN涂層,研究了不同Al含量對Cr_(1-x)Al_xN涂層在海水中的摩擦學性能影響,確定了CrAlN涂層應用在海水環(huán)境下的最佳鋁含量;在其基礎上進一步通過改變偏壓優(yōu)化涂層的表面光潔度、組織結構和性能;最后對AlCr N涂層與5種不同的陶瓷摩擦副(Si_3N_4\SiC\WC\Al_2O_3\ZrO_2)進行對磨實驗,分析探討了不同摩擦副對涂層磨損機理的影響,確定了AlCrN涂層最佳配對的摩擦副材料;結果如下:1.隨著Al元素的增加,涂層的硬度先增后減,硬度最大為28.5 GPa;組織結構由柱狀轉為致密的玻璃狀然后再變?yōu)橹鶢罱Y構。Al含量在65%以下時,由Al含量造成膜的粗糙度、致密性成為影響磨損率的主要因素;Al含量超過65%時,CrAlN涂層具有六方AlN(002)晶面擇優(yōu)取向,AlN相在海水環(huán)境下的水解導致高鋁涂層出現(xiàn)大面積的剝落。Al含量為65%時涂層具有最佳的磨損性能。2.偏壓(-20 V—-100 V)顯著影響涂層的表面形貌,隨著偏壓的增大,涂層表面顆粒尺寸變小,而顆粒的數量先減后增;偏壓較低時,粗糙度延長了跑合期,磨損率主要與表面粗糙度有關。偏壓過高時,涂層應力較大,導致摩擦過程中產生大量裂紋,海水易滲入使涂層發(fā)生局部剝落。涂層在-80 V具有最佳的機械性能和摩擦性能。3.AlCrN(Al=65%)涂層與五種陶瓷球(Si_3N_4\SiC\WC\Al_2O_3\ZrO_2)在大氣、海水中摩擦。結果顯示:涂層的摩擦行為與陶瓷的性能有很大關系,在海水中,陶瓷表面發(fā)生摩擦化學反應,并有利于形成液體動壓潤滑,有利于降低涂層的摩擦系數;由于各陶瓷與海水之間的作用不同,相對大氣環(huán)境下,涂層的磨損率會更大或更小。SiC球表面的微觀凹坑對氧化膜SiO_2起到收納作用,同時減少磨粒磨損。較之于其它陶瓷摩擦配副,AlCrN涂層與SiC陶瓷對磨在兩種環(huán)境下都有最低的摩擦系數和磨損率,表現(xiàn)出更為優(yōu)異的摩擦學性能。
【關鍵詞】：Al含量 偏壓 摩擦配副 CrAlN涂層 摩擦學
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 海洋環(huán)境對裝備的影響11-14
• 1.1.1 海洋環(huán)境特點11-13
• 1.1.2 海洋材料的腐蝕摩擦交互作用13-14
• 1.2 海洋關鍵摩擦副配對常用材料14-20
• 1.2.1 金屬材料15-16
• 1.2.2 高分子材料16-17
• 1.2.3 陶瓷材料17-18
• 1.2.4 涂層材料18-20
• 1.3 CrAlN涂層研究現(xiàn)狀20-25
• 1.3.1 CrAlN涂層抗高溫氧化性能20-22
• 1.3.2 CrAlN涂層摩擦學性能22-25
• 第二章 實驗材料和方法25-31
• 2.1 實驗材料的選擇25-26
• 2.1.1 基體及涂層制備材料25
• 2.1.2 摩擦副及人工海水25-26
• 2.2 涂層表征方法26-31
• 2.2.1 掃面電子顯微鏡（SEM）26-27
• 2.2.2 X射線衍射儀（XRD）27
• 2.2.3 劃痕儀27-28
• 2.2.4 納米壓痕儀28
• 2.2.5 摩擦磨損實驗機28-29
• 2.2.6 表面輪廓儀29-31
• 第三章 Cr_(1-x)Al_xN涂層的制備及其摩擦學性能31-42
• 3.1 實驗部分31-32
• 3.2 Al含量對Cr_(1-x)Al_xN涂層結構性能的影響32-41
• 3.2.1 不同Al含量對微觀結構影響32-35
• 3.2.2 不同Al含量對機械性能影響35-36
• 3.2.3 Cr_(1-x)Al_xN涂層摩擦學性能36-41
• 3.3 本章小結41-42
• 第四章 基體偏壓對涂層結構、摩擦學性能影響42-50
• 4.1 實驗部分42
• 4.2 偏壓對CrAlN涂層結構性能的影響42-49
• 4.2.1 偏壓對表面形貌影響42-45
• 4.2.2 偏壓對機械性能影響45-47
• 4.2.3 偏壓對摩擦性能影響47-49
• 4.3 本章小結49-50
• 第五章 AlCrN與不同陶瓷海水下摩擦學性能50-60
• 5.1 實驗部分51
• 5.2 摩擦性能51-54
• 5.3 討論54-59
• 5.4 本章小結59-60
• 第六章 結束語60-62
• 參考文獻62-68
• 致謝68-69
• 攻讀學位期間的研究成果69-70

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5 繆興邦;水溶性織物涂層膠的合成[J];化學世界;1985年03期

6 陳斌,易茂中;封嚴涂層的抗沖蝕性與沖蝕速度的關系[J];中南工業(yè)大學學報;1998年04期

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

8 閆穎,石子源,劉國偉;鋅鉻膜涂層的制備研究[J];大連鐵道學院學報;2002年04期

9 張瓊,蔡傳榮;鈦陽極涂層溶蝕失效的研究[J];電子顯微學報;2003年06期

10 劉夙偉;李曙;劉陽;;封嚴涂層材料及其可刮削性的評價[J];中國表面工程;2009年01期

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5 王允夫;陳小英;王紅玲;;高溫合金抗熱震涂層研究[A];中國硅酸鹽學會搪瓷分會2003年學術研討會論文集[C];2003年

6 劉建華;李蘭娟;李松梅;;鋁合金早期腐蝕預警光基敏感涂層的研制[A];2004年材料科學與工程新進展[C];2004年

7 林達仁;;梅雨期涂層表面泛白現(xiàn)象及其防治[A];中國電子學會生產技術學會第三屆化工學術年會論文匯編（下）[C];1991年

8 龐佑霞;劉厚才;郭源君;;有機復合彈性涂層材料的抗磨蝕實驗研究[A];第七屆全國摩擦學大會論文集（二）[C];2002年

9 付前剛;李賀軍;黃劍鋒;史小紅;史波;李克智;;炭/炭復合材料磷酸鹽涂層的抗氧化性能研究[A];第19屆炭—石墨材料學術會論文集[C];2004年

10 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用交流暨第五次全委工作（擴大）會專題報告及論文[C];2013年

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1 趙志玲;帶卷粉末涂層新技術[N];世界金屬導報;2012年

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3 華凌;美開發(fā)出智能過濾涂層[N];科技日報;2012年

4 莫文鑄;防止衣服變臟科學家研制超疏液材料[N];中國紡織報;2013年

5 ;建筑幕墻用鋁塑復合板[N];中國建材報;2008年

6 王爍 王奇 陳運法;玻璃幕墻專用納米自清潔涂層的研究[N];中國建材報;2006年

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