TaN基纳米复合膜的微结构、力学性能和摩擦磨损性能影响研究

发布时间：2021-10-25 10:18

　　硬质薄膜技术是刀具、工模具材料表面改性的重要手段。具有较高硬度和良好耐磨性能的氮化钽（TaN）薄膜是硬质薄膜材料的重要组成部分。然而,随着加工制造技术的发展,二元TaN薄膜已不能满足严苛的服役要求,为此,本文利用磁控溅射技术,通过添加W、C及Mg等元素以提升TaN薄膜的力学及摩擦磨损性能,主要研究结果如下:（1）TaWN薄膜:当W含量小于22.8 at.%时,薄膜两相共存,为fcc-（Ta,W）N+hcp-（Ta,W）N;随着薄膜中W含量的进一步升高,薄膜中出现了W₂N相和W相,此时薄膜四相共存,为fcc-（Ta,W）N+hcp-（Ta,W）N+fcc-W₂N+fcc-W。薄膜硬度随W含量升高先升高后降低,W含量为16.2 at.%的薄膜硬度最高,其最高值为32.2 GPa。薄膜硬度主要受相结构和固溶强化的影响。薄膜摩擦系数和磨损率均随W含量的升高逐渐下降。（2）TaCN薄膜:当C含量低于3.6 at.%时,TaCN薄膜相结构由fcc-Ta（C,N）和hcp-Ta（C,N）两相组成;当C含量高于3.6 at.%时,TaCN薄膜相结构由fcc-... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 涂层的发展
    1.3 薄膜的制备方法
    1.4 薄膜的生长过程
    1.5 纳米复合膜
        1.5.1 纳米复合薄膜的研究现状
        1.5.2 纳米复合膜的致硬机理
    1.6 选题意义与研究内容
        1.6.1 选题意义
        1.6.2 研究内容
第2章     薄膜的表征和制备
    2.1 引言
    2.2 薄膜的制备方法与设备
        2.2.1 磁控溅射镀膜原理
        2.2.2 薄膜制备设备
        2.2.3 薄膜衬底材料
    2.3 薄膜表征设备
        2.3.1 X射线衍射仪(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.4 纳米力学测试系统
        2.3.5 高温摩擦磨损仪
        2.3.6 三维轮廓仪
第3章     TaWN纳米复合薄膜的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 薄膜制备与表征
        3.2.1 薄膜制备
        3.2.2 薄膜表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 成分与微观结构
        3.3.2 点缺陷形成能
        3.3.3 力学性能
        3.3.4 摩擦磨损性能
    3.4 本章小结
第4章     TaCN纳米复合薄膜的制备和性能研究
    4.1 引言
    4.2 薄膜制备与表征
        4.2.1 薄膜制备
        4.2.2 薄膜表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 成分与微结构
        4.3.2 点缺陷形成能
        4.3.3 力学性能
        4.3.4 室温摩擦磨损性能
        4.3.5 中高温摩擦磨损
    4.4 本章小结
第5章     TaMgN纳米复合薄膜的制备和性能研究
    5.1 引言
    5.2 薄膜的制备与表征
        5.2.1 薄膜制备
        5.2.2 薄膜表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 成分与微结构
        5.3.2 力学性能
        5.3.3 室温摩擦磨损性能
        5.3.4 中高温摩擦磨损性能
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of Ag content on the microstructure, mechanical, and tribological properties of TaVN–Ag films[J]. Tong Chen,Li-hua Yu,Jun-hua Xu.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2018(01)
[2]表面涂层技术的研究现状[J]. 王飞,张超,周隐玉,李凯.  热加工工艺. 2017(10)
[3]磁控溅射高温固体自润滑涂层的研究与进展[J]. 陈亚军,郁佳琪,赵婕宇,王付胜.  材料导报. 2017(03)
[4]V含量对（Nb,V）N复合膜微结构、力学性能与摩擦性能的影响[J]. 胡红霞,许俊华,喻利花.  粉末冶金材料科学与工程. 2014(04)
[5]TaMoN复合膜的微结构、力学性能与摩擦性能[J]. 许俊华,薛雅平,曹峻,喻利花.  稀有金属材料与工程. 2014(06)
[6]W含量对ZrWN复合膜的微结构与摩擦性能的影响[J]. 喻利花,赵强,马冰洋,许俊华.  粉末冶金材料科学与工程. 2013(06)
[7]V含量对TaVN复合膜微结构、力学性能和摩擦性能的影响[J]. 许俊华,薛雅平,曹峻,喻利花.  无机材料学报. 2013(07)
[8]磁控溅射制备TiCN复合膜的微结构与性能[J]. 许俊华,曹峻,喻利花.  中国有色金属学报. 2012(11)
[9]Mo含量对TiMoN薄膜微观组织和摩擦磨损性能的影响[J]. 许俊华,鞠洪博,喻利花.  金属学报. 2012(09)
[10]固体自润滑复合涂层制备技术的研究进展[J]. 郑晨,何祥明,杨茂盛,刘秀波.  苏州大学学报(工科版). 2011(05)

博士论文
[1]宽温域固体润滑材料及涂层的高温摩擦学特性研究[D]. 李建亮.南京理工大学 2009



本文编号：3457198