發(fā)布時間：2020-12-13 22:15

　　采用PVD涂層技術(shù)對研發(fā)高性能刀具涂層、改善刀具切削性能、提高加工質(zhì)量、提高刀具壽命和降低生產(chǎn)成本具有重要意義。CrAlN涂層以其高硬度、抗氧化、耐磨損的良好性能被廣泛應(yīng)用于切削刀具的表面防護(hù)中,由于固溶強(qiáng)化、納米復(fù)合強(qiáng)化的作用,摻Si的CrAlSiN納米復(fù)合涂層在切削領(lǐng)域的應(yīng)用將更有發(fā)展前景。本文采用國際新型高功率脈沖（HIPIMS+）和脈沖直流（Pulsed DC）共濺射技術(shù)沉積CrAlN、CrAlSiN納米復(fù)合涂層,將高功率脈沖離化率高、脈沖直流沉積速率高的技術(shù)優(yōu)勢結(jié)合,實現(xiàn)對高純度單質(zhì)靶單獨控制,調(diào)節(jié)涂層結(jié)構(gòu),以期制備出高性能刀具涂層。分別研究偏壓、氮氬比、靶功率等工藝參數(shù)對CrAlN、CrAlSiN涂層微觀組織結(jié)構(gòu)生長、力學(xué)性能、摩擦磨損性能等方面的影響,揭示CrAlSiN復(fù)合涂層組織結(jié)構(gòu)的生成規(guī)律和力學(xué)性能、摩擦磨損行為的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:基體負(fù)偏壓能夠調(diào)節(jié)CrAlN涂層內(nèi)部應(yīng)力、促進(jìn)涂層內(nèi)部的相變。隨著基體負(fù)偏壓的增加,涂層111晶向逐漸減弱,有向200晶向轉(zhuǎn)變的趨勢且全部表現(xiàn)出fcc-（Cr,Al）N相。涂層內(nèi)部殘余壓應(yīng)力顯著增加,少量Cr固溶于AlN晶格中,引起... 

【文章來源】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 刀具涂層的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 納米復(fù)合涂層的發(fā)展歷程
        1.2.2 納米復(fù)合涂層致硬機(jī)理
        1.2.3 納米復(fù)合涂層研究現(xiàn)狀
    1.3 刀具涂層的制備工藝
        1.3.1 高功率脈沖與脈沖直流磁控共濺射技術(shù)
    1.4 CrAlSiN系列涂層研究現(xiàn)狀
    1.5 本論文研究的內(nèi)容
第2章 實驗方法與性能表征
    2.1 實驗材料
        2.1.1 基體材料與夾具
        2.1.2 靶材與氣體
    2.2 涂層的制備與沉積工藝
        2.2.1 技術(shù)路線
        2.2.2 HiPIMS/PulsedDCMS系統(tǒng)
        2.2.3 影響薄膜生長的主要因素
    2.3 涂層組織結(jié)構(gòu)分析
        2.3.1 微觀形貌及成分分析
        2.3.2 相組成分析
    2.4 涂層力學(xué)性能表征
        2.4.1 硬度及彈性模量
        2.4.2 殘余應(yīng)力
    2.5 涂層摩擦學(xué)性能表征
        2.5.1 磨痕形貌
        2.5.2 摩擦系數(shù)
第3章 不同基體偏壓對CrAlN涂層結(jié)構(gòu)和性能的影響
    3.1 引言
    3.2 涂層制備
    3.3 結(jié)果與分析
        3.3.1 涂層厚度
        3.3.2 結(jié)構(gòu)分析
        3.3.3 力學(xué)性能影響
        3.3.4 摩擦學(xué)性能影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 不同N2/Ar對CrAlSiN涂層結(jié)構(gòu)和性能的影響
    4.1 引言
    4.2 涂層制備
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 沉積速率影響
        4.3.2 微觀結(jié)構(gòu)與形貌
        4.3.3 力學(xué)性能
        4.3.4 摩擦學(xué)性能
    4.4 本章小結(jié)
第5章 不同SiAl靶功率對CrAlSiN涂層結(jié)構(gòu)和性能的影響
    5.1 引言
    5.2 涂層制備
    5.3 結(jié)果與分析
        5.3.1 沉積速率影響
        5.3.2 結(jié)構(gòu)與形貌影響
        5.3.3 力學(xué)性能影響
        5.3.4 摩擦學(xué)性能影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文以及參加會議和項目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Influence of Al Content on the Microstructure and Properties of the Cr Al N Coatings Deposited by Arc Ion Plating[J]. Qi-Xiang Fan,Jiao-Jiao Zhang,Zheng-Huan Wu,Yan-Mei Liu,Tao Zhang,Bing Yan,Tie-Gang Wang.  Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2017(12)
[2]AlCrN涂層高速鋼刀具的應(yīng)用研究[J]. 梁紅櫻,陳倫,但秦,穆建生.  工具技術(shù). 2017(10)
[3]工藝參數(shù)對多弧離子鍍TiAlN涂層鋁含量和硬度的影響[J]. 周陶,袁軍堂,汪振華,黃雷.  機(jī)械制造與自動化. 2017(05)
[4]Microstructure and Properties of the Cr–Si–N Coatings Deposited by Combining High-Power Impulse Magnetron Sputtering（HiPIMS） and Pulsed DC Magnetron Sputtering[J]. Tie-Gang Wang,Yu Dong,Belachew Abera Gebrekidan,Yan-Mei Liu,Qi-Xiang Fan,Kwang Ho Kim.  Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2017(07)
[5]峰值功率對高功率脈沖磁控濺射氮化鉻薄膜力學(xué)性能的影響[J]. 王愉,陳暢子,吳艷萍,冷永祥.  表面技術(shù). 2017(01)
[6]電弧離子鍍AlCrN涂層結(jié)構(gòu)和摩擦性能的研究[J]. 耿東森,曾琨,黃健,張世宏,王啟民.  真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報. 2016(12)
[7]國內(nèi)外磁控濺射靶材的研究進(jìn)展[J]. 陳海峰,薛瑩潔.  表面技術(shù). 2016(10)
[8]脈沖峰值電流對HIPIMS/DCMS共沉積制備AlCrTiN涂層性能的影響[J]. 貴賓華,周暉,鄭軍,張延帥,楊拉毛草.  中國表面工程. 2016(05)
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[10]發(fā)動機(jī)機(jī)械加工件新技術(shù)及應(yīng)用[J]. 陳建新.  金屬加工(冷加工). 2010(19)

碩士論文
[1]微織構(gòu)AlCrN涂層刀具的制備與性能研究[D]. 姜超.山東大學(xué) 2017
[2]AlCrN涂層表面微/納織構(gòu)的制備及其摩擦磨損特性研究[D]. 高鵬.山東大學(xué) 2016
[3]Al含量對大功率發(fā)動機(jī)活塞環(huán)AlCrN涂層性能的影響[D]. 魏德超.西華大學(xué) 2012
[4]脈沖偏壓電弧離子鍍大顆粒凈化的理論與實驗研究[D]. 郭慧梅.大連理工大學(xué) 2004



本文編號：2915267