AlCrN涂層表面微-納織構(gòu)的制備及其摩擦磨損特性研究.pdf

1、本文將硬質(zhì)涂層技術(shù)和表面微/納織構(gòu)技術(shù)兩種效應(yīng)有機(jī)結(jié)合，提出了微/納織構(gòu)化AlCrN涂層表面的設(shè)計(jì)思路，在研究分析了AlCrN涂層表面微/納織構(gòu)制備技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用激光技術(shù)在AlCrN涂層表面制備了微米級(jí)和納米級(jí)溝槽型織構(gòu)，系統(tǒng)研究了微/納織構(gòu)化AlCrN涂層表面的摩擦磨損特性，闡明了微/納織構(gòu)對(duì)AlCrN涂層表面摩擦磨損性能的影響，并揭示了其磨損機(jī)理。
　　首先，采用脈沖光纖激光器在AlCrN涂層表面制備了微米級(jí)溝槽型織構(gòu)，分

2、別研究了脈沖功率、掃描速度和掃描次數(shù)對(duì)微織構(gòu)深度和寬度的影響，并結(jié)合AlCrN涂層的表面特性，優(yōu)化得到最佳的工藝參數(shù):脈沖功率為12W，掃描速度為200mm/s，掃描一次，并在AlCrN涂層表面制備了深度為3μm，寬度為36μm，不同間距、不同角度的溝槽型微織構(gòu)。
　　在分析了飛秒激光加工原理的基礎(chǔ)上，采用鈦寶石飛秒激光器在AlCrN涂層表面制備了周期性的納米級(jí)溝槽型織構(gòu)，分別研究了單脈沖能量、掃描速度、掃描間距和掃描次數(shù)對(duì)納織構(gòu)

3、形貌的影響，優(yōu)化得到最佳的工藝參數(shù):飛秒激光的單脈沖能量為3.5μJ，掃描速度為1000μm/s，掃描間距5μm，掃描次數(shù)為1次，并在AlCrN涂層表面制備了深度是200nm、寬度是600nm，面積占有率為100％，50％和25％的三種納米級(jí)溝槽型織構(gòu)表面。
　　通過往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)對(duì)不同角度、不同間距、不同表面粗糙度的微織構(gòu)化AlCrN涂層表面的摩擦磨損特性進(jìn)行了研究分析，系統(tǒng)分析了溝槽型微織構(gòu)對(duì)AlCrN涂層的摩擦磨損性能的

4、影響。研究表明:微織構(gòu)能夠提高AlCrN涂層表面的摩擦磨損性能，低載荷、高滑動(dòng)速度和添加潤(rùn)滑劑的條件下，微織構(gòu)能夠更有效的提高AlCrN涂層表面的摩擦磨損性能;微織構(gòu)的形貌對(duì)表面摩擦磨損性能有很大的影響，與滑動(dòng)方向平行的織構(gòu)角度是最佳的減磨角度，400μm是最佳的微織構(gòu)間距;降低微織構(gòu)表面的粗糙度可以有效的提高AlCrN涂層表面的抗磨損能力，未拋光和拋光后微織構(gòu)表面的摩擦系數(shù)相差不多，但是降低微織構(gòu)表面粗糙度能夠減小AlCrN涂層表面磨

5、痕尺寸和減小摩擦球的磨損體積。
　　最后，研究了納米級(jí)溝槽型織構(gòu)對(duì)AlCrN涂層表面摩擦磨損特性的影響，試驗(yàn)中對(duì)比研究了光滑表面和三種納織構(gòu)表面在干摩擦和添加潤(rùn)滑脂條件下的摩擦磨損特性。研究表明:干摩擦條件下，粘著磨損和氧化磨損是AlCrN涂層表面最主要的磨損形式;與光滑表面相比，三種納織構(gòu)表面并不能降低AlCrN涂層表面的摩擦系數(shù)，相反會(huì)增大表面摩擦系數(shù)，隨著納織構(gòu)面積占有率的增加，摩擦系數(shù)逐漸增加;三種納織構(gòu)表面通過將磨屑存儲(chǔ)