物理气相沉积典型氮化物涂层海水环境磨蚀性能研究
发布时间：2021-01-22 00:03
海洋环境是自然界中非常复杂的磨蚀系统之一。海水中存在大量的活性侵蚀性氯离子,使得在海洋工程领域服役的的大型工程装备及关键零部件,在进行机械操作和运行时,不仅会受到摩擦磨损的影响,而且会发生电化学腐蚀。这种在以海水作为流体腐蚀介质的环境下,同时发生力学、化学、电化学等交互作用的腐蚀磨损行为,往往会显著削弱海洋工程装备的运转稳定性并缩短服役寿命。物理气相沉积技术（多弧离子镀）是目前提高金属材料表面耐磨性和抗腐蚀性应用最为广泛的表面改性手段。本论文通过多弧离子镀膜系统在316不锈钢表面沉积了TiN、TiAlN和CrAlN三种典型的氮化物硬质涂层材料,并以Si3N4小球作为摩擦副,采用球-盘往复式摩擦磨损实验机,并连用三电极体系组成完整的磨蚀装置,模拟涂层在人工海水环境下的服役工况。系统地研究了TiN、TiAlN和CrAlN涂层的微观形貌、结构、硬度、结合力、开路电位、极化曲线、摩擦系数、磨损率、磨痕组分,并考察了不同加载恒电位对涂层材料磨蚀性能的影响规律;探讨了不同加载恒电位下腐蚀磨损交互作用的关系;结合扫描电子显微镜对涂层磨痕形貌进行分析,评价涂...
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨蚀测试装置
图 3-1 TiN 涂层的 XRD 图谱-2 TiN 涂层的截面形貌 图 3-3 TiN 涂层力学性能法测试 TiN 涂层的纳米压痕硬度，最大压痕深 涂层的硬度为 12 GPa，纳米压痕硬度曲线见图
图 3-2 TiN 涂层的截面形貌 图 3-3 TiN 涂层的表面形貌TiN 涂层的力学性能用连续刚度法测试 TiN 涂层的纳米压痕硬度，最大压痕深度为 1000 nm，由仪测得 TiN 涂层的硬度为 12 GPa，纳米压痕硬度曲线见图 3-4。由表 3-1 所6 不锈钢基体和 TiN 涂层的硬度 H 与弹性模量 E 之间的关系的力学性能参数出 TiN 涂层的弹性模量略低于 316 不锈钢基底，而纳米硬度 H，H/E 和 H3提升。这表明 TiN 涂层能够显著提高材料的硬度和弹性模量[92]。 3-5 所示为 TiN 涂层声音信号(AE)随加载力大小(Fn)和划痕长度（mm）的曲线。结合观察 TiN 涂层在加载过程中表面划痕形貌的变化，发现 TiN 涂阶段出现明显的划伤痕迹。结合声音信号分析发现 TiN 涂层在 12 N 附近开直于划痕方向的微裂纹和凹坑；在 19 N 左右，监测到的声音信号开始产生的波动，TiN 涂层开始出现局部剥落的现象。随着加载力的增大，涂层划过现大面积的剥落至完全破坏。
本文编号：2992139
【文章来源】：西安工程大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磨蚀测试装置
图 3-1 TiN 涂层的 XRD 图谱-2 TiN 涂层的截面形貌 图 3-3 TiN 涂层力学性能法测试 TiN 涂层的纳米压痕硬度，最大压痕深 涂层的硬度为 12 GPa，纳米压痕硬度曲线见图
图 3-2 TiN 涂层的截面形貌 图 3-3 TiN 涂层的表面形貌TiN 涂层的力学性能用连续刚度法测试 TiN 涂层的纳米压痕硬度，最大压痕深度为 1000 nm，由仪测得 TiN 涂层的硬度为 12 GPa，纳米压痕硬度曲线见图 3-4。由表 3-1 所6 不锈钢基体和 TiN 涂层的硬度 H 与弹性模量 E 之间的关系的力学性能参数出 TiN 涂层的弹性模量略低于 316 不锈钢基底，而纳米硬度 H，H/E 和 H3提升。这表明 TiN 涂层能够显著提高材料的硬度和弹性模量[92]。 3-5 所示为 TiN 涂层声音信号(AE)随加载力大小(Fn)和划痕长度（mm）的曲线。结合观察 TiN 涂层在加载过程中表面划痕形貌的变化，发现 TiN 涂阶段出现明显的划伤痕迹。结合声音信号分析发现 TiN 涂层在 12 N 附近开直于划痕方向的微裂纹和凹坑；在 19 N 左右，监测到的声音信号开始产生的波动，TiN 涂层开始出现局部剥落的现象。随着加载力的增大，涂层划过现大面积的剥落至完全破坏。
本文编号：2992139
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