GCr15軸承鋼等離子體基C、N、Ta多元共注組織及性能.pdf

1、本文采用等離子體基離子注入的方法，通過(guò)改變C、N、Ta三種元素的注入劑量和注入順序在GCr15軸承鋼基體上制備了表面改性層，以提高材料表面的硬度和耐磨性能。
　　利用X射線光電子能譜(XPS)分析了表面注入層的成分和原子百分含量；用激光拉曼光譜(Raman)分析了表面注入層的性質(zhì)；并通過(guò)XRD測(cè)試分析了表面注入層的相結(jié)構(gòu)。利用美國(guó)NanoIndenterXP型納米壓痕儀測(cè)量硬度和彈性模量；通過(guò)球-盤式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了在干摩擦、

2、常規(guī)實(shí)驗(yàn)室條件下表面改性層的摩擦學(xué)行為，并根據(jù)磨痕輪廓采用積分的方法計(jì)算粘著和磨損量，也對(duì)試樣摩擦表面進(jìn)行了金相和掃描電子顯微鏡(SEM)觀察分析。
　　研究結(jié)果表明：等離子體基離子注入C、N后，在試樣表面形成DLC膜。先注氮后注碳試樣表面注入層的DLC膜性質(zhì)優(yōu)于先注碳后注氮的試樣；無(wú)論是先注碳后注氮還是先注氮后注碳，硬度變化規(guī)律都是先增加后降低，并且在C和N的注入劑量都是3E17ions/cm2時(shí)，表面注入層硬度最高。先注氮后注

3、碳試樣表面耐磨性好于先注碳后注氮試樣，并且隨著碳注入劑量的增加，耐磨性逐漸提高。摩擦副為GCr15鋼球，先注碳后注氮試樣的磨損機(jī)制以粘著磨損為主，先注氮后注碳試樣的磨損機(jī)制以磨粒磨損為主；摩擦副為Si3N4陶瓷球，隨著氮離子注入劑量的增加，磨損機(jī)制由兩種機(jī)制并存變?yōu)檎持p，隨著碳離子注入劑量的增加，磨損機(jī)制由兩種機(jī)制并存轉(zhuǎn)變?yōu)槟チＤp。
　　等離子體基離子注入C、N、Ta后，試樣表面注入層形成TaC，Ta2C相。摩擦系數(shù)由于Ta