TC4钛合金表面WC/DLC复合膜层制备技术
发布时间：2022-02-21 20:21
随着航天航空产业的发展,对一些复杂工况条件下部件提出了新的要求,以满足新的工程应用。本课题采用等离子体浸没式离子注入与沉积技术在TC4钛合金表面沉积WC掺杂的DLC复合膜层,以期望进一步提升TC4钛合金材料表面的耐磨性能。分析不同工艺参数下对膜层耐磨性能产生的影响,并通过膜基结合力测试、拉曼光谱测试、纳米压痕测试等手段对膜层机械性能、力学性能进行分析,通过有限元软件对膜层承载能力进行模拟分析。沉积气压和主弧脉宽均会对膜层耐磨性能产生一定的影响,沉积气压为0.1Pa时,膜层表现出最佳的抗磨能力,摩擦系数保持在0.1-0.2之间,对磨时间达到400min膜层开始破裂;主弧脉宽对膜层耐磨性能影响也有类似的趋势,当主弧脉宽为0.5ms时,由于膜层沉积效率较低,得到的膜层相对较薄而很快破裂,主弧脉宽为1ms时,膜层具有良好的耐磨性能,随着主弧脉宽的进一步增大,膜层耐磨性能减弱;在膜层承载能力足够的条件下,厚度的增加能够有效提高DLC膜层的使用寿命。划痕测试表明,不同工艺参数膜基结合状况不同,高膜基结合力对膜层耐磨性能产生一定的积极作用;纳米硬度测试表明不同工艺参数制的膜层差异性较大,硬度和弹性模...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTARCT
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 DLC膜的发展历史及现状
1.2.2 DLC膜现存问题
1.2.3 DLC膜摩擦性能
1.2.4 等离子体浸没式离子注入与沉积技术
1.2.5 研究现状总结
1.3 课题研究内容
第2章 实验材料、设备及实验测试方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备及实验方案
2.2.1 实验设备简介
2.2.2 实验方案
2.3 性能测试
2.3.1 纳米压痕测试
2.3.2 摩擦磨损测试
2.3.3 膜基结合力测试
2.3.4 超景深三维显微镜
2.3.5 扫描电镜分析(SEM)
2.3.6 Raman光谱分析
第3章 薄膜成分测试与分析
3.1 引言
3.2 扫描电镜分析
3.3 Raman光谱分析
3.3.1 Raman光谱测试原理
3.3.2 测试方案结果及分析
3.4 本章小结
第4章 WC/DLC膜层的机械性能研究
4.1 引言
4.2 工艺参数对DLC摩擦磨损的影响
4.2.1 沉积气压对膜层耐磨性能的影响
4.2.2 主弧脉宽对膜层耐磨性能的影响
4.2.3 膜层厚度对摩擦磨损性能的影响
4.3 膜基结合力测试及结果分析
4.3.1 主弧脉宽对膜基结合力的影响
4.3.2 沉积气压对膜基结合力的影响
4.4 纳米硬度测试及结果分析
4.5 本章小结
第5章 WC/DLC复合膜层承载能力研究
5.1 引言
5.2 有限元模拟模型的建立
5.3 有限元模拟计算结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]类金刚石膜超低摩擦行为的研究进展[J]. 曾群锋,曹倩,ERDEMIR Ali,李双江,朱家宁. 中国表面工程. 2018(04)
[2]Cr基过渡层对钛合金表面类金刚石薄膜摩擦学性能的影响[J]. 王军军,何浩然,黄伟九,王林青,陈环谷,王汝强,王佳. 中国表面工程. 2018(03)
[3]双弯管磁过滤阴极真空弧技术沉积超厚多层钛掺杂类金刚石膜[J]. 姜其立,王浩琦,周晗,庞盼,刘建武,廖斌. 中国表面工程. 2018(03)
[4]喷砂预处理钛合金表面类金刚石薄膜的制备及性能研究[J]. 吾凡别克·巴合提,米拉·巴合提,董棣文,阿依古丽·土尔地,王富国. 北京生物医学工程. 2017(04)
[5]梯度过渡层对硬质合金沉积类金刚石膜的耐磨性影响[J]. 赵佳群,李刘合,景凯,许亿,刘红涛,李光. 表面技术. 2017(01)
[6]类金刚石薄膜摩擦机理及其摩擦学性能影响因素的研究现状[J]. 雍青松,王海斗,徐滨士,马国政. 机械工程学报. 2016(11)
[7]类金刚石薄膜的摩擦性能及其应用[J]. 熊礼威,彭环洋,张莹,汪建华,崔晓慧. 表面技术. 2016(01)
[8]划痕法结合强度临界载荷值的影响因素分析[J]. 杜军,王红美,王鑫. 表面技术. 2015(09)
[9]不同摩擦条件下TC4钛合金摩擦学性能研究[J]. 郭华锋,孙涛,李菊丽. 热加工工艺. 2014(10)
[10]硬质膜层耐磨性测试与表征[J]. 吕会敏,张钧. 材料导报. 2011(05)
博士论文
[1]纳米压痕法表征金属薄膜材料的力学性能[D]. 马增胜.湘潭大学 2011
[2]离子注入对DLC膜基的改性研究[D]. 徐鸣.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]钛掺杂类金刚石膜的摩擦学行为研究[D]. 高功申.中国地质大学（北京） 2010
[2]小模数精密齿轮PIII&D复合强化处理工艺研究[D]. 宋晓航.哈尔滨工业大学 2008
[3]含钛GDL-4工具钢的组织与性能[D]. 李光新.贵州大学 2008
[4]Ti/DLC和W/DLC纳米多层膜PIIID制备技术研究[D]. 解志文.哈尔滨工业大学 2007
[5]应用纳米压痕技术研究表面纳米结构力学性能[D]. 郎风超.内蒙古工业大学 2007
本文编号：3637978
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTARCT
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 DLC膜的发展历史及现状
1.2.2 DLC膜现存问题
1.2.3 DLC膜摩擦性能
1.2.4 等离子体浸没式离子注入与沉积技术
1.2.5 研究现状总结
1.3 课题研究内容
第2章 实验材料、设备及实验测试方法
2.1 实验材料
2.2 实验设备及实验方案
2.2.1 实验设备简介
2.2.2 实验方案
2.3 性能测试
2.3.1 纳米压痕测试
2.3.2 摩擦磨损测试
2.3.3 膜基结合力测试
2.3.4 超景深三维显微镜
2.3.5 扫描电镜分析(SEM)
2.3.6 Raman光谱分析
第3章 薄膜成分测试与分析
3.1 引言
3.2 扫描电镜分析
3.3 Raman光谱分析
3.3.1 Raman光谱测试原理
3.3.2 测试方案结果及分析
3.4 本章小结
第4章 WC/DLC膜层的机械性能研究
4.1 引言
4.2 工艺参数对DLC摩擦磨损的影响
4.2.1 沉积气压对膜层耐磨性能的影响
4.2.2 主弧脉宽对膜层耐磨性能的影响
4.2.3 膜层厚度对摩擦磨损性能的影响
4.3 膜基结合力测试及结果分析
4.3.1 主弧脉宽对膜基结合力的影响
4.3.2 沉积气压对膜基结合力的影响
4.4 纳米硬度测试及结果分析
4.5 本章小结
第5章 WC/DLC复合膜层承载能力研究
5.1 引言
5.2 有限元模拟模型的建立
5.3 有限元模拟计算结果分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]类金刚石膜超低摩擦行为的研究进展[J]. 曾群锋,曹倩,ERDEMIR Ali,李双江,朱家宁. 中国表面工程. 2018(04)
[2]Cr基过渡层对钛合金表面类金刚石薄膜摩擦学性能的影响[J]. 王军军,何浩然,黄伟九,王林青,陈环谷,王汝强,王佳. 中国表面工程. 2018(03)
[3]双弯管磁过滤阴极真空弧技术沉积超厚多层钛掺杂类金刚石膜[J]. 姜其立,王浩琦,周晗,庞盼,刘建武,廖斌. 中国表面工程. 2018(03)
[4]喷砂预处理钛合金表面类金刚石薄膜的制备及性能研究[J]. 吾凡别克·巴合提,米拉·巴合提,董棣文,阿依古丽·土尔地,王富国. 北京生物医学工程. 2017(04)
[5]梯度过渡层对硬质合金沉积类金刚石膜的耐磨性影响[J]. 赵佳群,李刘合,景凯,许亿,刘红涛,李光. 表面技术. 2017(01)
[6]类金刚石薄膜摩擦机理及其摩擦学性能影响因素的研究现状[J]. 雍青松,王海斗,徐滨士,马国政. 机械工程学报. 2016(11)
[7]类金刚石薄膜的摩擦性能及其应用[J]. 熊礼威,彭环洋,张莹,汪建华,崔晓慧. 表面技术. 2016(01)
[8]划痕法结合强度临界载荷值的影响因素分析[J]. 杜军,王红美,王鑫. 表面技术. 2015(09)
[9]不同摩擦条件下TC4钛合金摩擦学性能研究[J]. 郭华锋,孙涛,李菊丽. 热加工工艺. 2014(10)
[10]硬质膜层耐磨性测试与表征[J]. 吕会敏,张钧. 材料导报. 2011(05)
博士论文
[1]纳米压痕法表征金属薄膜材料的力学性能[D]. 马增胜.湘潭大学 2011
[2]离子注入对DLC膜基的改性研究[D]. 徐鸣.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]钛掺杂类金刚石膜的摩擦学行为研究[D]. 高功申.中国地质大学（北京） 2010
[2]小模数精密齿轮PIII&D复合强化处理工艺研究[D]. 宋晓航.哈尔滨工业大学 2008
[3]含钛GDL-4工具钢的组织与性能[D]. 李光新.贵州大学 2008
[4]Ti/DLC和W/DLC纳米多层膜PIIID制备技术研究[D]. 解志文.哈尔滨工业大学 2007
[5]应用纳米压痕技术研究表面纳米结构力学性能[D]. 郎风超.内蒙古工业大学 2007
本文编号：3637978
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