Ti含量對磁控濺射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對鍍層的化學成分、相組成及組織結(jié)構(gòu)進行了分析；測試了鍍層的硬度、韌性、結(jié)合強度、多沖抗力等基本力學性能；通過WMM-2型萬能摩擦磨損試驗機及光學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、相組成及力學性能探討了Ti元素對鍍層摩擦磨損和熱沖擊性能的影響及

2、作用機理。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Ti含量為5.13％時,鍍層具有較好的力學性能。鍍層與45鋼常溫對磨時,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,磨損機制由粘著磨損向磨粒磨損轉(zhuǎn)換。熱磨損

3、時,隨Ti含量的增加,鍍層的摩擦系數(shù)呈減小趨勢,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,其磨損機制逐漸以氧化磨損為主。Ti含量增加對鍍層的抗熱沖擊性能也有影響,Ti含量高,熱沖時易生成疏松結(jié)構(gòu)的Ti02,可為氧原子的進一步擴散提供通道,降低了鍍層的抗熱沖