Ti含量對(duì)磁控濺射CrTiAlN鍍層摩擦磨損及熱沖擊性能的影響.pdf

1、本文利用磁控濺射技術(shù)在高速鋼和單晶硅基體上制備了不同Ti含量的CrTiAIN鍍層。采用EDS、XRD、SEM及TEM對(duì)鍍層的化學(xué)成分、相組成及組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；測(cè)試了鍍層的硬度、韌性、結(jié)合強(qiáng)度、多沖抗力等基本力學(xué)性能；通過(guò)WMM-2型萬(wàn)能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)及光學(xué)顯微鏡研究了鍍層的室溫和熱摩擦磨損性能；采用箱式電阻爐在不同溫度下考察了鍍層的熱沖擊性能；結(jié)合鍍層的成分、微觀形貌、相組成及力學(xué)性能探討了Ti元素對(duì)鍍層摩擦磨損和熱沖擊性能的影響及

2、作用機(jī)理。研究結(jié)果表明：隨著Ti含量的增加,鍍層中出現(xiàn)少量的TiN相,并且鍍層中的Ti原子會(huì)逐漸置換CrN中Cr原子形成(Cr, Ti, Al) N體系；鍍層的表面形貌由三棱錐結(jié)構(gòu)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榘麪罱Y(jié)構(gòu)；柱狀結(jié)構(gòu)間的界面也逐漸模糊；當(dāng)Ti含量為5.13％時(shí),鍍層具有較好的力學(xué)性能。鍍層與45鋼常溫對(duì)磨時(shí),隨著Ti含量的增加,其摩擦系數(shù)從0.52降至0.37,磨損失重率也逐漸降低,鍍層的抗磨損性能增加,磨損機(jī)制由粘著磨損向磨粒磨損轉(zhuǎn)換。熱磨損

3、時(shí),隨Ti含量的增加,鍍層的摩擦系數(shù)呈減小趨勢(shì),磨損失重率先降低后增加,Ti含量為0%的鍍層磨損失重率最大,Ti含量為10.05%的鍍層具有比Ti含量為0.73%、5.13%鍍層更大的磨損失重率。鍍層的熱磨損機(jī)制是粘著磨損、磨粒磨損和氧化磨損共同作用,且隨著Ti含量的增加,其磨損機(jī)制逐漸以氧化磨損為主。Ti含量增加對(duì)鍍層的抗熱沖擊性能也有影響,Ti含量高,熱沖時(shí)易生成疏松結(jié)構(gòu)的Ti02,可為氧原子的進(jìn)一步擴(kuò)散提供通道,降低了鍍層的抗熱沖