ZrTiAlN涂層的制備及其沖蝕磨損機(jī)理研究.pdf

1、ZrTiAlN涂層具有硬度高、抗氧化性好、耐磨性好等特點(diǎn)，在刀具、模具、微電子等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。本文采用磁控濺射技術(shù)制備了ZrTiAlN涂層，并就制備工藝參數(shù)對涂層性能的影響、涂層殘余熱應(yīng)力的特性以及涂層沖蝕磨損機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　采用ANSYS軟件分析了涂層殘余熱應(yīng)力的分布特性。結(jié)果表明：（1）層-基界面邊緣處的應(yīng)力等值線較密集，出現(xiàn)了明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象；（2）YT15硬質(zhì)合金、304不銹鋼和Q235A碳鋼三種

2、基體材料中，YT15硬質(zhì)合金與ZrTiAlN涂層的熱匹配性最好；（3）在涂層與基體之間添加過渡層Zr后，涂層殘余熱應(yīng)力的分布特征沒有變化，但界面殘余熱應(yīng)力減小5MPa~9.4MPa（；4）當(dāng)過渡層Zr的厚度由0μm增至1μm后，涂層的等效應(yīng)力、切向應(yīng)力、軸向應(yīng)力和徑向應(yīng)力分別減小了33.1MPa、12.5MPa、13.5MPa和11.8MPa。
　　研究了制備參數(shù)對涂層性能的影響。結(jié)果表明：（1）當(dāng)Zr靶的濺射功率由50W增至15

3、0W時(shí)，涂層的顯微硬度、彈性模量和結(jié)合力分別提升72.6％、16.3%和33.3%；（2）隨著TiAl靶濺射功率的提高，涂層的機(jī)械性能降低；（3）Q235A基ZrTiAlN涂層的表面和斷面分布著許多縱向和橫向裂紋，表面質(zhì)量不如YT15基ZrTiAlN涂層。
　　采用噴砂實(shí)驗(yàn)研究了ZrTiAlN涂層的沖蝕磨損特性。結(jié)果表明：（1）實(shí)驗(yàn)中八種參數(shù)制備的涂層其沖蝕磨損率由高到低的順序依次為：S2>S8>S6>S7>S5>S4>S1>S3