Cu、Ag对ZrN、TaVN基薄膜微观组织、力学及摩擦磨损性能的影响

发布时间：2021-10-19 23:07

　　过渡族金属氮化物以其优异的力学及摩擦磨损性能,在诸如刀具涂层等领域占据着一席之地。本文以ZrN和TaVN复合膜为研究对象,以提升宽温度条件下薄膜综合性能为目标,通过加入贵金属元素Cu、Ag改良薄膜的变温条件下的摩擦磨损性能。旨在优化现有薄膜设计的准则,制备出良好摩擦磨损性能的过渡族金属氮化物薄膜。采用射频磁控溅射法,制备了一系列不同Cu含量的ZrN-Cu复合膜,不同Ag含量的ZrN-Ag复合膜以及不同Ag含量的TaVN-Ag复合膜。利用X射线衍射仪,能谱仪,扫描电子显微镜,高分辨透射电子显微镜,纳米压痕仪,摩擦磨损试验机,台阶仪,拉曼光谱仪对薄膜的微结构、力学性能以及摩擦磨损性能进行表征。研究结果如下:对不同Cu含量的ZrN-Cu复合膜的研究结果表明:ZrN-Cu复合膜是由fcc-ZrN和fcc-Cu组成,沿（111）择优生长。ZrN-Cu复合膜的硬度随着Cu含量的增加呈先增加后减小的趋势。当Cu含量为16 at.%时,复合膜的硬度达到最大值为34.6GPa。室温下,复合膜ZrN-Cu的摩擦系数低于ZrN薄膜。当Cu含量低于39 at.%时,ZrN-Cu复合膜的磨损率低于ZrN薄膜。设... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 Zr-N系纳米硬质薄膜
        1.2.1 研究背景
        1.2.2 薄膜制备技术
        1.2.3 Zr-N系多元涂层的研究现状与进展
    1.3 自适应氮化物基薄膜的摩擦磨损研究进展与现状
    1.4 强化机制
    1.5 摩擦磨损基础理论研究
    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 薄膜的制备与表征
    2.1 引言
    2.2 薄膜的制备与设备
        2.2.1 基本原理
        2.2.2 制备设备
        2.2.3 镀膜基片的处理方法
    2.3 薄膜的表征
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.3 能量色散谱仪(EDS)
        2.3.4 X射线衍射(XRD)
        2.3.5 纳米力学测试系统
        2.3.6 摩擦磨损试验机
        2.3.7 三维形貌仪
第3章 ZrN-Cu纳米复合膜的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 薄膜制备及表征
        3.2.1 薄膜制备
        3.2.2 薄膜表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 成分及微结构
        3.3.2 力学性能
        3.3.3 摩擦磨损性能
    3.4 本章小结
第4章 ZrN-Ag纳米复合膜的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 薄膜制备及表征
        4.2.1 薄膜制备
        4.2.2 薄膜表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 成分及微结构
        4.3.2 力学性能
        4.3.3 摩擦磨损性能
    4.4 本章小结
第5章 TaVN-Ag纳米复合膜的制备及性能研究
    5.1 引言
    5.2 薄膜制备及表征
        5.2.1 薄膜制备
        5.2.2 薄膜表征
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 成分及微结构
        5.3.2 力学性能
        5.3.3 膜基结合力
        5.3.4 摩擦磨损性能
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
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)
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[3]Ag含量对CrN/Ag薄膜微结构、力学及摩擦磨损性能的影响[J]. 喻利花,叶刚,鞠洪博,许俊华.  真空科学与技术学报. 2016(04)
[4]C含量对TiWCN复合膜微结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响[J]. 喻利花,董鸿志,许俊华.  金属学报. 2014(11)
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[6]ZrCN/VN纳米结构多层膜的微结构、力学性能及摩擦性能研究[J]. 马冰洋,喻利花,曹峻,许俊华.  真空科学与技术学报. 2013(09)
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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
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硕士论文
[1]TaN-基纳米复合膜和多层膜的微结构及性能研究[D]. 薛雅平.江苏科技大学 2013
[2]基于氧化工艺对深层QPQ工件耐磨性能的影响[D]. 张磊.西华大学 2013
[3]ZrN/Al-Si-N多层膜与Al-Si-C-N复合膜的制备及性能研究[D]. 吴化胜.江苏科技大学 2011
[4]PTFE基金属复合材料的摩擦磨损性能研究[D]. 施梅勤.浙江工业大学 2005
[5]冲击磨料磨损机理研究[D]. 王猷.昆明理工大学 2003



本文编号：3445770