电弧离子镀TiAlN、AlTiN和AlTiN/TiSiN涂层的高温摩擦磨损行为研究
发布时间：2021-04-17 14:42
硬质涂层作为改善刀具性能的有效手段在材料加工领域被广泛应用,其优异的力学性能和高温稳定性可以极大延长刀具的使用寿命。涂层刀具在切削加工过程中,刀具与被加工材料之间剧烈的摩擦会产生大量的热,从而导致刀具磨损失效。因而对刀具涂层高温摩擦学性能的研究显得尤为重要。PVD Ti-Al-（X）-N系列涂层因其优良的高温抗氧化性能及力学性能目前已经商业化使用。一般而已,涂层的性能取决于涂层的结构和成分。涂层中Ti/Al的比值以及是否加入其它元素（如Si）对涂层的硬度,热稳定性,抗高温氧化性以及高温摩擦学性能有很大的影响。如AlTiN涂层相比TiAlN涂层中的Al含量更高,在保持晶体结构不变的情况下,Al含量的增加可以进一步提高TiAlN涂层的抗氧化性能和高温下的力学性能,使得AlTiN涂层更适合目前机加工要求。而一定含量的Si元素加入到TiN涂层中通过热力学调幅分解,可以形成非晶原子层包覆纳米晶氮化物的纳米复合涂层（nc-TiN/a-Si3N4）结构。这种结构的涂层不仅因为Si元素的加入可以细化晶粒提高硬度而且涂层高温稳定性也非常突出。其次,通过多层复合结构,也可以大幅提高涂层的性能。本文针对刀具...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及其意义
1.2 氮化物涂层制备技术
1.2.1 化学气相沉积（CVD）
1.2.2 物理气相沉积（PVD）
1.3 PVD氮化物涂层高温摩擦学研究现状
1.3.1 不同成分氮化物涂层高温摩擦性能研究
1.3.2 不同制备方法沉积的氮化物涂层高温摩擦性能研究
1.4 Ti-Al-N涂层研究
1.5 纳米复合涂层研究
1.6 课题来源与主要研究内容
1.6.1 课题来源
1.6.2 主要研究内容
第二章 涂层制备及其结构、性能的检测方法
2.1 涂层制备
2.1.1 基体的选择
2.1.2 镀膜前处理
2.1.3 镀膜
2.2 涂层结构和性能分析方法
2.2.1 表面和截面形貌（SEM）
2.2.2 微观结构（TEM）
2.2.3 厚度
2.2.4 涂层成分（EDS和GDOES）
2.2.5 物相结构（XRD）
2.2.6 纳米压痕测试
2.2.7 洛氏压痕和划痕测试
2.3 涂层高温摩擦性能测试方法
2.3.1 对磨材料的选择
2.3.2 高温摩擦实验参数的选择
2.3.3 高温摩擦磨损分析方法
2.4 本章小结
第三章 涂层结构和性能的研究
3.1 涂层结构
3.2 涂层微观性能分析
3.2.1 SEM分析
3.2.2 GDOES和TEM分析
3.2.3 球坑形貌分析
3.2.4 EDS分析
3.2.5 XRD分析
3.3 涂层力学性能
3.3.1 纳米压痕分析
3.3.2 洛氏压痕和划痕分析
3.4 本章小结
第四章 涂层高温摩擦磨损行为
4.1 摩擦系数和磨损率
4.2 磨痕磨损形貌
4.2.1 TiAlN和s-AlTiN/TiSiN涂层
4.2.2 AlTiN和c-AlTiN/TiSiN涂层
4.3 涂层磨损机理分析
4.3.1 TiAlN涂层
4.3.2 s-AlTiN/TiSiN涂层
4.3.3 AlTiN涂层
4.3.4 c-AlTiN/TiSiN涂层
4.4 本章小结
第五章 c-AlTiN/TiSiN涂层不同线速度及载荷下高温摩擦磨损性能对比
5.1 摩擦系数对比
5.2 磨痕轮廓对比
5.3 磨损率对比
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电弧离子镀技术及其在硬质薄膜方面的应用[J]. 邱家稳,赵栋才. 表面技术. 2012(02)
[2]A COMBINATORIAL APPROACH TO THE OXIDATION RESISTANCE OF （Ti,Al）N AND Ti-Al-Si-N HARD COATINGS[J]. R. Cremer,D. Neuschutz. Acta Metallurgica Sinica（English Edition）. 2002(01)
[3]国内外切削刀具涂层技术发展综述[J]. 赵海波. 工具技术. 2002(02)
[4]物理气相沉积技术的新进展[J]. 李健,韦习成. 材料保护. 2000(01)
博士论文
[1]PVD氮化物涂层的高温摩擦磨损特性及机理研究[D]. 刘爱华.山东大学 2012
本文编号：3143631
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及其意义
1.2 氮化物涂层制备技术
1.2.1 化学气相沉积（CVD）
1.2.2 物理气相沉积（PVD）
1.3 PVD氮化物涂层高温摩擦学研究现状
1.3.1 不同成分氮化物涂层高温摩擦性能研究
1.3.2 不同制备方法沉积的氮化物涂层高温摩擦性能研究
1.4 Ti-Al-N涂层研究
1.5 纳米复合涂层研究
1.6 课题来源与主要研究内容
1.6.1 课题来源
1.6.2 主要研究内容
第二章 涂层制备及其结构、性能的检测方法
2.1 涂层制备
2.1.1 基体的选择
2.1.2 镀膜前处理
2.1.3 镀膜
2.2 涂层结构和性能分析方法
2.2.1 表面和截面形貌（SEM）
2.2.2 微观结构（TEM）
2.2.3 厚度
2.2.4 涂层成分（EDS和GDOES）
2.2.5 物相结构（XRD）
2.2.6 纳米压痕测试
2.2.7 洛氏压痕和划痕测试
2.3 涂层高温摩擦性能测试方法
2.3.1 对磨材料的选择
2.3.2 高温摩擦实验参数的选择
2.3.3 高温摩擦磨损分析方法
2.4 本章小结
第三章 涂层结构和性能的研究
3.1 涂层结构
3.2 涂层微观性能分析
3.2.1 SEM分析
3.2.2 GDOES和TEM分析
3.2.3 球坑形貌分析
3.2.4 EDS分析
3.2.5 XRD分析
3.3 涂层力学性能
3.3.1 纳米压痕分析
3.3.2 洛氏压痕和划痕分析
3.4 本章小结
第四章 涂层高温摩擦磨损行为
4.1 摩擦系数和磨损率
4.2 磨痕磨损形貌
4.2.1 TiAlN和s-AlTiN/TiSiN涂层
4.2.2 AlTiN和c-AlTiN/TiSiN涂层
4.3 涂层磨损机理分析
4.3.1 TiAlN涂层
4.3.2 s-AlTiN/TiSiN涂层
4.3.3 AlTiN涂层
4.3.4 c-AlTiN/TiSiN涂层
4.4 本章小结
第五章 c-AlTiN/TiSiN涂层不同线速度及载荷下高温摩擦磨损性能对比
5.1 摩擦系数对比
5.2 磨痕轮廓对比
5.3 磨损率对比
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]电弧离子镀技术及其在硬质薄膜方面的应用[J]. 邱家稳,赵栋才. 表面技术. 2012(02)
[2]A COMBINATORIAL APPROACH TO THE OXIDATION RESISTANCE OF （Ti,Al）N AND Ti-Al-Si-N HARD COATINGS[J]. R. Cremer,D. Neuschutz. Acta Metallurgica Sinica（English Edition）. 2002(01)
[3]国内外切削刀具涂层技术发展综述[J]. 赵海波. 工具技术. 2002(02)
[4]物理气相沉积技术的新进展[J]. 李健,韦习成. 材料保护. 2000(01)
博士论文
[1]PVD氮化物涂层的高温摩擦磨损特性及机理研究[D]. 刘爱华.山东大学 2012
本文编号：3143631
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3143631.html
