發(fā)布時間：2021-11-14 07:52

　　通過表面改性技術(shù)在刀具上制備硬質(zhì)涂層,可有效提高刀具的耐用度和使用壽命。采用非平衡磁控濺射技術(shù)在M2高速鋼基材上沉積CrAlN涂層,通過掃描電鏡、共聚焦掃描顯微鏡、X衍射儀和球-盤式高溫摩擦磨損試驗機(jī)等手段著重研究了CrAlN涂層的微觀結(jié)構(gòu)以及溫度對CrAlN涂層摩擦磨損行為的影響。研究結(jié)果表明,CrAlN涂層表面呈緊密聚集的圓形顆粒狀排布,顆粒大小分布均勻,平均尺寸約為150nm。涂層截面為致密排布的柱狀晶組織,無明顯裂痕、孔隙等缺陷。涂層相結(jié)構(gòu)主要為面心立方CrAlN和Cr₂N等。在室溫～600℃范圍內(nèi),CrAlN涂層的摩擦系數(shù)隨溫度升高先增大后減小,這是由于高溫下CrAlN涂層氧化生成的氧化物有利于減小摩擦。 

【文章來源】：材料科學(xué)與工程學(xué)報. 2020,38(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

CrAlN涂層的微觀形貌照片（a）表面；（b）截面

圖2為CrAlN涂層的XRD衍射譜。如圖所示，該CrAlN涂層的主要組分為CrAlN和Cr2N，以及少量Cr和微量的AlN。CrAlN和Cr2N均為面心立方結(jié)構(gòu)。其中，CrAlN的衍射晶面為（111）、（200）和（220）。3.2 CrAlN涂層的摩擦磨損性能

圖5為不同試驗溫度（室溫、200℃、400℃和600℃）摩擦磨損試驗時，測試得到的CrAlN涂層的瞬時摩擦系數(shù)。如圖所示，瞬時摩擦系數(shù)隨摩擦?xí)r間發(fā)生變化，變化規(guī)律與試驗溫度有較大關(guān)系。高溫（200℃、400℃和600℃）下CrAlN涂層的摩擦過程主要經(jīng)歷磨合和穩(wěn)定兩個階段。在CrAlN涂層與對磨球接觸的初期，由于未經(jīng)處理的CrAlN涂層表面存在一定的粗糙度，使得摩擦阻力急劇上升，造成涂層在磨合階段摩擦系數(shù)迅速上升。隨著摩擦過程的不斷進(jìn)行，CrAlN涂層表面的粗糙度逐步減小，且摩擦過程中CrAlN涂層表面氧化所產(chǎn)生的氧化物有利于減小摩擦，因此，CrAlN涂層的摩擦系數(shù)開始下降。隨著整個系統(tǒng)逐漸達(dá)到平衡狀態(tài)，摩擦進(jìn)入穩(wěn)定階段。室溫（23℃）下，CrAlN涂層瞬時摩擦系數(shù)隨時間變化的曲線較為平緩，摩擦系數(shù)在摩擦開始后的21min內(nèi)緩慢上升，最終穩(wěn)定在0.35左右。而在高溫下，CrAlN涂層的瞬時摩擦系數(shù)波動更劇烈，說明隨著溫度的升高，涂層與對磨球之間的不穩(wěn)定因素增加。實驗溫度為200℃時CrAlN涂層的摩擦系數(shù)約0.58左右，實驗溫度升高到400℃時涂層的摩擦系數(shù)增加到0.76左右，但是當(dāng)試驗溫度進(jìn)一步升高時，摩擦系數(shù)反而降低。600℃時涂層的摩擦系數(shù)降低到0.62左右。圖5 不同試驗溫度下涂層的摩擦系數(shù)隨時間的變化曲線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3494249