本文關(guān)鍵詞：（Ti，AI）N涂層組成相與性能的研究

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【摘要】：利用物理氣相沉積方法中的空心陰極離子束輔助多弧離子鍍沉積技術(shù),在高速鋼W6Mo5Cr4V2表面沉積了(Ti,Al)N涂層；采用X射線衍射儀(XRD)、激光共聚焦顯微鏡(CLSM)分別檢測(cè)和觀察了涂層的物相及表面形貌,通過(guò)微納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)(UNMT-1 CETR)對(duì)涂層的摩擦系數(shù)、硬度、膜-基結(jié)合力進(jìn)行了表征；對(duì)涂層的沉積機(jī)理、涂層的相組成與其力學(xué)性能關(guān)系等進(jìn)行了研究；探討了靶材成分對(duì)(Ti,Al)N涂層的相組成、表面質(zhì)量及力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,通過(guò)對(duì)Ti-Al-N系各物相的熱力學(xué)及力學(xué)基本數(shù)據(jù)的分析及計(jì)算,非平衡相Ti1-xAlxN為涂層中綜合力學(xué)性能影響較大的物相,三元物相中Ti3AlN和AlTi3N最易生成,由于PVD過(guò)程為非平衡狀態(tài),采用其方法在本實(shí)驗(yàn)條件下制取的涂層主要物相由Al溶入TiN為基而形成的Ti1-xAlxN和AlTi3N構(gòu)成。沉積層中Ti1-xAlxN相的數(shù)量隨著Al含量的增加先增后減,50%Al時(shí)比例最高,此時(shí)制得的涂層具有最優(yōu)異的綜合性能,檢測(cè)到沉積層的表面粗糙度0.3188,摩擦系數(shù)0.6074,硬度值34.19GPa,膜-基結(jié)合力37.5N�？招年帢O離子束輔助多弧離子鍍沉積(Ti,Al)N涂層,有利于形成結(jié)晶細(xì)小致密、連續(xù)的膜層；離子束轟擊基體提高溫度的同時(shí)也促進(jìn)了“混合界面”的生成,從而提高了涂層-基體間結(jié)合力；離子束對(duì)多弧作用產(chǎn)生的粒子有附加的轟擊和碎化作用,提高了粒子離化效果,顯著減少了涂層中“大顆�！爆F(xiàn)象,涂層的摩擦系數(shù)和表面形貌得到明顯改善。(Ti,Al)N涂層試樣在大氣氛圍中加熱至800℃時(shí)涂層仍然保持良好的力學(xué)性能和表面形貌,物相沒(méi)有發(fā)生改變,體現(xiàn)出Ti1-xAlxN和AlTi3N具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性能。
【關(guān)鍵詞】：(TiAl)N涂層 離子束輔助沉積 相組成 大顆粒
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-18
• 1.1 引言6
• 1.2 物理氣相沉積技術(shù)6-10
• 1.2.1 多弧離子鍍7-8
• 1.2.2 空心陰極離子鍍8-9
• 1.2.3 離子束輔助沉積技術(shù)9-10
• 1.3 (Ti,Al)N涂層的特點(diǎn)及應(yīng)用10-15
• 1.3.1 Ti-Al-N系穩(wěn)定三元物相10-12
• 1.3.1.1 AlTi_3N/Ti_3AlN11
• 1.3.1.2 Ti_2AlN/Ti_4AlN_311-12
• 1.3.2 TiN-AlN系物相12-14
• 1.3.3 (Ti,Al)N涂層的應(yīng)用14-15
• 1.4 (Ti,Al)N涂層主要問(wèn)題15-16
• 1.4.1 涂層物相和性能的問(wèn)題15
• 1.4.2 PVD涂層中的大顆粒污染問(wèn)題15-16
• 1.5 選題意義、主要研究?jī)?nèi)容及研究路線16-18
• 1.5.1 選題意義16
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容及路線16-18
• 第二章 (Ti,Al)N涂層的制備與表征18-24
• 2.1 涂層實(shí)驗(yàn)設(shè)備18-19
• 2.2 (Ti,Al)N涂層制備19-21
• 2.2.1 涂層制備原理19
• 2.2.2 基體選擇及前處理19
• 2.2.3 涂層制備工藝19-20
• 2.2.4 涂層熱處理工藝20-21
• 2.3 (Ti,Al)N涂層表征21-22
• 2.3.1 XRD物相檢測(cè)21
• 2.3.3 涂層微觀形貌檢測(cè)21
• 2.3.4 涂層硬度測(cè)定21-22
• 2.3.5 涂層與基體結(jié)合力測(cè)定22
• 2.3.6 涂層摩擦性能測(cè)定22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 第三章 (Ti,Al)N涂層中相組成分析24-29
• 3.1 Ti-Al-N系物相熱力學(xué)及力學(xué)特性分析24-27
• 3.2 涂層物相組成分析27-28
• 3.3 本章小結(jié)28-29
• 第四章 (Ti,Al)N涂層力學(xué)性能、表面形貌及耐熱性的分析研究29-45
• 4.1 工藝條件對(duì)(Ti,Al)N涂層性能的影響29-40
• 4.1.1 靶材比例對(duì)(Ti,Al)N涂層性能的影響29-35
• 4.1.1.1 涂層硬度分析29-30
• 4.1.1.2 涂層表面粗糙度與摩擦系數(shù)30-33
• 4.1.1.3 涂層結(jié)合力分析33-35
• 4.1.2 空心陰極對(duì)(Ti,Al)N涂層的影響35-40
• 4.1.2.1 對(duì)物相組成的影響35-37
• 4.1.2.2 空心陰極對(duì)表面形貌及摩擦性能的影響37-39
• 4.1.2.3 空心陰極對(duì)結(jié)合力的影響39-40
• 4.2 涂層的耐高溫性能40-43
• 4.2.1 涂層表面形貌分析40-41
• 4.2.2 物相分析41-42
• 4.2.3 涂層硬度分析42
• 4.2.4 涂層耐高溫性能分析42-43
• 4.3 本章小結(jié)43-45
• 第五章 結(jié)論45-46
• 致謝46-47
• 參考文獻(xiàn)47-52
• 作者簡(jiǎn)介52
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果52-53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：927236