等离子体增强磁控溅射CrN基涂层的制备及性能研究

发布时间：2022-05-03 04:14

　　CrN涂层具有高硬度、结合力强、低摩擦系数等优良性质,随着工件的服役环境日趋严苛,单一的CrN涂层已经不能满足工作需求。多元涂层的出现很好地解决了这一难题,在传统的二元涂层中加入其他元素能够显著地提高涂层的综合使用性能。本文采用等离子体增强磁控溅射技术分别制备了CrSiN、CrAlN涂层,并研究了基体负偏压、Al含量、Si含量对涂层硬度、结合力、耐磨性能以及抗高温氧化性能的影响规律。研究结果表明:（1）随着基体负偏压的升高,CrSiN、CrAlN涂层均呈现出CrN（111）晶面择优取向,涂层的硬度、杨氏模量及结合力等随偏压的升高先升高再降低,在-50 V时达到最优,此时涂层平均摩擦系数最低,耐磨性能最佳。（2）随着Si含量的升高,CrSiN涂层的择优取向由CrN（111）晶面转向（200）晶面,硬度、杨氏模量及结合力呈现出先升高的趋势,在Si含量为18.5%时达到最大值,随着Si含量进一步增加,涂层的力学性能下降;不同Al含量条件下CrAlN涂层的择优取向从CrN（111）晶面转向（200）晶面,涂层的硬度、杨氏模量、结合力随着Al含量的升高先升高再降低,在Al含量达到37.8%时涂层... 

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 氮化物涂层的研究现状及前景
    1.2 PVD涂层的制备技术
        1.2.1 磁控溅射原理
        1.2.2 闭合场非平衡磁控溅射
        1.2.3 脉冲磁控溅射
        1.2.4 等离子体增强磁控溅射
    1.3 工艺参数对涂层性能的影响
    1.4 本课题的研究意义和内容
第2章 实验方案
    2.1 实验材料
    2.2 实验前基体的预处理
    2.3 实验设备
    2.4 涂层制备工艺
    2.5 涂层性能的表征
        2.5.1 涂层的物相分析
        2.5.2 涂层形貌及化学组成分析
        2.5.3 涂层的力学性能分析
        2.5.4 涂层摩擦磨损实验
        2.5.5 涂层的三维形貌和粗糙度
    2.6 涂层的抗高温氧化性能分析
第3章 等离子体增强磁控溅射CrSiN涂层力学及耐磨性能研究
    3.1 偏压对CrSiN涂层性能的影响
        3.1.1 实验方案
        3.1.2 实验结果与讨论
            3.1.2.1 涂层的微观结构分析
            3.1.2.2 涂层的力学性能分析
            3.1.2.3 涂层的耐磨性能分析
        3.1.3 小结
    3.2 Si含量对CrSiN涂层性能的影响
        3.2.1 实验方案
        3.2.2 实验结果与讨论
            3.2.2.1 涂层的微观结构分析
            3.2.2.2 涂层的力学性能分析
            3.2.2.3 涂层的耐磨性能分析
        3.2.3 小结
    3.3 本章小结
第4章 等离子体增强磁控溅射CrAlN涂层力学及耐磨性能研究
    4.1 偏压对CrAlN涂层性能的影响
        4.1.1 实验方案
        4.1.2 实验结果与讨论
            4.1.2.1 CrAlN涂层的微观结构分析
            4.1.2.2 CrAlN涂层的力学性能分析
            4.1.2.3 CrAlN涂层的耐磨性能分析
        4.1.3 小结
    4.2 Al含量对CrAlN涂层性能的影响
        4.2.1 实验方案
        4.2.2 实验结果与讨论
            4.2.2.1 Al含量对CrAlN涂层微观结构的影响
            4.2.2.2 CrAlN涂层的力学性能分析
            4.2.2.3 不同Al含量的CrAlN涂层的摩擦性能分析
        4.2.3 小结
    4.3 本章小结
第5章 等离子体增强磁控溅射CrN基涂层抗高温氧化性能研究
    5.1 CrSiN涂层抗高温氧化性能的研究
        5.1.1 实验方案
        5.1.2 实验结果与讨论
            5.1.2.1 偏压对CrSiN涂层800℃下氧化性能的影响
            5.1.2.2 Si含量对CrSiN涂层800℃下氧化性能的影响
            5.1.2.3 最佳沉积参数条件下CrSiN涂层氧化性能分析
        5.1.3 小结
    5.2 CrAlN涂层的抗高温氧化性能的研究
        5.2.1 实验方案
        5.2.2 实验结果与讨论
            5.2.2.1 偏压对CrAlN涂层800℃下氧化性能的影响
            5.2.2.2 Al含量对CrAlN涂层800℃下氧化性能的影响
            5.2.2.3 最佳沉积参数条件下CrAlN涂层氧化性能分析
        5.2.3 小结
    5.3 本章小结
第6章 结论
参考文献
攻读学位期间的研究成果及所获荣誉
致谢



本文编号：3650608