【摘要】：為了滿(mǎn)足規(guī)�；I(yè)生產(chǎn)需求,綜合性能優(yōu)異的硬質(zhì)涂層具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。TiN、TiCN、TiSiN、TiAlN和TiAlCN涂層已經(jīng)大量研究應(yīng)用,但各自缺點(diǎn)限制了應(yīng)用范圍。TiAlSiCN有望兼?zhèn)涠喾N涂層的優(yōu)點(diǎn),適應(yīng)更為復(fù)雜的工況條件。然而,TiAlSiCN涂層元素成分多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)其濺射沉積過(guò)程、組織結(jié)構(gòu)和性能缺乏深入了解,針對(duì)現(xiàn)狀,對(duì)TiAlSiCN涂層制備工藝開(kāi)展系統(tǒng)性研究,具有非常重要的意義。本文旨在通過(guò)射頻磁控濺射法制備TiAlSiCN涂層,探討工藝參數(shù)對(duì)其組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。采用TiAl(50 at.%+50 at.%)合金靶、石墨靶和Si靶以拼靶的方式進(jìn)行濺射沉積涂層,探究Si含量和N_2流量對(duì)TiAlSiCN涂層的組織結(jié)構(gòu)和性能的影響;通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)分析,TiAlSiCN涂層內(nèi)部為nc-fcc-(TiAl)(CN)/a-SiN_XC_Y納米復(fù)合結(jié)構(gòu);少量的成分變化會(huì)導(dǎo)致TiAlSiCN涂層的結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,Si、N含量升高,涂層內(nèi)部向非晶化轉(zhuǎn)變;在N_2 0.5 sccm、C 120°、Si 15°條件下制備出硬度超過(guò)3650 HV(10g)的硬質(zhì)TiAlSiCN涂層。采用TiAlSi(40 at.%+50 at.%+10 at.%)合金靶和石墨靶以拼靶的方式進(jìn)行濺射沉積涂層,探究基底溫度、N_2流量和C含量對(duì)TiAlSiCN涂層的組織結(jié)構(gòu)和性能的影響;500℃時(shí)涂層硬度和結(jié)合力等綜合性能表現(xiàn)最佳;通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)分析,低N(C)含量的條件下涂層內(nèi)部主要相為fcc-(TiAl)(CN)和hcp-(TiAl)(CN),隨著N(C)含量升高,涂層內(nèi)部晶相最終轉(zhuǎn)化為hcp-(TiAl)(CN),此外,適當(dāng)提高N(C)含量可以提高涂層的結(jié)合力。研究了TiAlSiCN復(fù)合涂層在高溫摩擦磨損試驗(yàn)中力學(xué)性能的表現(xiàn),結(jié)果表明性能優(yōu)化的涂層在500℃摩擦磨損試驗(yàn)中表現(xiàn)良好。
【圖文】：

第一章 緒論合結(jié)構(gòu)，涂層中非晶包裹納米晶體均勻分布于涂層中，1995 年提出構(gòu)造納米晶-非晶的復(fù)合結(jié)構(gòu)以獲得高硬高韌涂層[33]。他提相構(gòu)造納米晶（nc）和非晶（a）復(fù)合體系，其中，，3-4 nm 大小度，厚度小于 1 nm 的非晶矩陣網(wǎng)絡(luò)限制裂紋尺寸獲得高韌備出 a-SiNX包裹 nc-金屬氮化物的復(fù)合納米涂層，經(jīng)過(guò)力學(xué)性能測(cè)納米涂層未出現(xiàn)微裂紋，表現(xiàn)出良好的韌性[33]。

圖 1-1 納米復(fù)合硬質(zhì)涂層結(jié)構(gòu)模型Fig. 1-1 Structure model of nano composite hard coating非均質(zhì)層狀結(jié)構(gòu)，不同層納米晶和非晶相夾雜分布。復(fù)合材料增強(qiáng)增韌原四個(gè)維度：零維的顆粒彌散強(qiáng)韌化、一維的纖維增強(qiáng)增韌、二維的層狀增維空間增強(qiáng)增韌。上述的晶體/非晶復(fù)合結(jié)構(gòu)屬于零維顆粒彌散增強(qiáng)增韌，的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研究者還采用了多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行涂層增強(qiáng)增韌的研究。合非平衡磁控濺射方法制備了厚a-C/a-C:Ti多層膜，控制其調(diào)制周期為12 1-2 所示），制備出摩擦系數(shù) 0.09、硬度 26 GPa 的高硬耐磨涂層，在進(jìn)行時(shí)，涂層與基體保持變形的一致性，沒(méi)有發(fā)生剝離[34]。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4;TG146.23

【參考文獻(xiàn)】

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1 王慧萍;李軍;張光鈞;戴建強(qiáng);奚文龍;;TC4鈦合金表面激光熔覆TiC復(fù)合涂層組織和耐磨性能[J];金屬熱處理;2010年08期

本文編號(hào)：2660819