CrN/C镀层的微观结构及摩擦磨损性能研究

发布时间：2022-11-01 22:18

　　随着现代工业的快速发展,越来越多的机械零部件开始朝着高精度、高速度、高质量的水平发展,作为机械部件的重要基础件——轴承的磨损失效问题日益突出。精密机械传动系统中,由于相对运动部件之间几乎是零间隙装配,传统的依靠在摩擦副之间形成连续油膜来隔离部件以减少磨损的“引入润滑介质实现减磨延寿”的制造理念已难以实现。而为解决此类有相对运动精密机械基础件的“减磨延寿”问题,在其表面制备2-4μm左右厚度的高导热、低摩擦系数及高耐磨性的CrN/C镀层的表面处理为有效途径。本文采用微弧离子镀技术在不同C靶功率密度、不同Cr靶功率密度以及不同N2气流量的条件下制备CrN/C镀层,采用SEM、XRD、TEM、XPS及显微硬度计、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机等仪器对镀层的微观结构及摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:CrN/C镀层中的C元素主要以sp2键的形式存在,随着C靶功率密度的增大,sp2键的含量先减小后增大,sp3键的含量先升高后稍微降低;工作层为纳米晶镶嵌在非晶基体中的纳米晶复合结构;镀层的显微硬度随C靶功率密度的增加而增大,在C靶功率密度为39.0W/cm2时达到最大值1125HV。当C靶功率... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 减摩耐磨镀层的发展及应用
    1.3 非晶C膜的研究现状
        1.3.1 C原子的价键种类
        1.3.2 非晶C膜的分类
        1.3.3 GLC的研究现状
        1.3.4 CrN/C镀层的研究现状
    1.4 CrN/C镀层的沉积与生长过程
    1.5 CrN/C镀层的制备方法
        1.5.1 多弧离子镀技术
        1.5.2 磁控溅射离子镀技术
        1.5.3 微弧离子镀技术
    1.6 本课题研究内容及技术路线
2 实验设备及实验方法
    2.1 实验设备及实验材料
        2.1.1 实验设备
        2.1.2 实验材料
    2.2 实验方案及参数
        2.2.1 不同C靶功率密度下CrN/C镀层的制备
        2.2.2 不同Cr靶功率密度下CrN/C镀层的制备
        2.2.3 不同N_2气流量下CrN/C镀层的制备
    2.3 镀层的检测表征方法
        2.3.1 镀层结构和成分表征
        2.3.2 镀层的性能测试
3 C靶功率密度对CrN/C镀层组织结构和性能的影响
    3.1 引言
    3.2 C靶功率密度对CrN/C镀层厚度、表面和截面形貌的影响
    3.3 C靶功率密度对CrN/C镀层相结构的影响
    3.4 C靶功率密度对CrN/C镀层价键结构的影响
    3.5 C靶功率密度对CrN/C镀层微观组织的影响
    3.6 C靶功率密度对CrN/C镀层表面粗糙度的影响
    3.7 C靶功率密度对CrN/C镀层的力学和摩擦磨损性能的影响
        3.7.1 C靶功率密度对CrN/C镀层硬度和内应力的影响
        3.7.2 C靶功率密度对CrN/C镀层膜基结合强度的影响
        3.7.3 C靶功率密度对CrN/C镀层摩擦系数的影响
        3.7.4 C靶功率密度对CrN/C镀层磨损率的影响
    3.8 本章小结
4 不同Cr靶功率密度对CrN/C镀层组织结构和性能的影响
    4.1 引言
    4.2 Cr靶功率密度对CrN/C镀层厚度、表面和截面形貌的影响
    4.3 Cr靶功率密度对CrN/C镀层相结构的影响
    4.4 Cr靶功率密度对CrN/C镀层价键结构的影响
    4.5 Cr靶功率密度对CrN/C镀层微观组织的影响
    4.6 Cr靶功率密度对CrN/C镀层表面粗糙度的影响
    4.7 Cr靶功率密度对CrN/C镀层的力学和摩擦磨损性能的影响
        4.7.1 Cr靶功率密度对CrN/C镀层硬度和内应力的影响
        4.7.2 Cr靶功率密度对CrN/C镀层膜基结合强度的影响
        4.7.3 Cr靶功率密度对CrN/C镀层摩擦系数的影响
        4.7.4 Cr靶功率密度对CrN/C镀层磨损率的影响
    4.8 本章小结
5 不同N_2气流量对CrN/C镀层组织结构和性能的影响
    5.1 引言
    5.2 N_2气流量对CrN/C镀层厚度、表面和截面形貌的影响
    5.3 N_2气流量对CrN/C镀层相结构的影响
    5.4 N_2气流量对CrN/C镀层价键结构的影响
    5.5 N_2气流量对CrN/C镀层微观组织的影响
    5.6 N_2气流量对CrN/C镀层表面粗糙度的影响
    5.7 N_2气流量对CrN/C镀层的力学和摩擦磨损性能的影响
        5.7.1 N_2气流量对CrN/C镀层硬度和内应力的影响
        5.7.2 N_2气流量对CrN/C镀层膜基结合强度的影响
        5.7.3 N_2气流量对CrN/C镀层摩擦系数的影响
        5.7.4 N_2气流量对CrN/C镀层磨损率的影响
    5.8 本章小结
6 结论
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3700200