H13钢表面等离子体渗氮和磁控溅射制备低氮W（N）纳米结构涂层研究
发布时间：2023-05-14 19:08
随着现代制造业的快速发展,模具的工况(冲击载荷、摩擦磨损和腐蚀等)日趋恶劣,对模具的综合性能和使用寿命提出了更高的要求。始于模具表面的失效与损伤很大程度上缩短了模具的寿命,因此,除了改善模具原材料之外,采用表面强化技术提高模具表面硬度和耐磨性等,从而延长其使用寿命也十分重要。先进等离子体渗氮、磁控溅射技术的创新研发可为高端精密模具提质延寿提供可选的解决方案。在涂层选择与设计上,基于低氮W系涂层兼具硬度高、附着性好、摩擦学和耐蚀性能优异等优点,作为最具潜力的硬质涂层之一,有望打破目前工模具表面仍以Ti系、Cr系涂层为主的现状。本文主要在H13钢上探讨了离子轰击预处理对电弧等离子体辅助渗氮层组织与性能的影响,并系统研究了磁控溅射(高功率脉冲磁控溅射(简称HiPIMS)、直流磁控溅射(简称DCMS))技术可控制备低氮W(N)纳米结构涂层,重点探究:(1)离子轰击预处理对渗氮层组织结构与性能的影响规律;(2)探究N掺杂、占空比对磁控溅射制备W(N)纳米结构涂层结构与性能的影响规律。H13钢采用电弧等离子体辅助渗氮技术制得渗氮层的相结构主要由?-Fe和?-Fe3N组成;渗氮...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 H13钢概述
1.3 模具钢表面强化技术
1.3.1 等离子体渗氮技术
1.3.1.1 离子渗氮技术研究进展
1.3.1.2 等离子体辅助渗氮技术
1.3.2 磁控溅射技术
1.3.2.1 磁控溅射技术原理简介
1.3.2.2 磁控溅射靶材的技术要求及亟待解决的难题
1.3.2.3 高功率脉冲磁控溅射技术研究进展
1.4 W(N)涂层的研究现状
1.5 论文主要研究内容及意义
第二章 实验方法及原理
2.1 技术路线
2.2 基体材料选择
2.3 等离子体渗氮和W(N)涂层制备过程
2.4 成分、结构和性能的表征
2.4.1 表面粗糙度和接触角
2.4.2 表面和横截面形貌分析
2.4.3 成分分析
2.4.4 相结构分析
2.4.5 硬度与弹性模量分析
2.4.6 附着性能分析
2.4.7 耐蚀性能分析
2.4.8 摩擦磨损性能分析
第三章 离子轰击预处理时间对H13钢电弧等离子体辅助渗氮层组织与性能的影响
3.1 引言
3.2 试样制备
3.3 渗氮层成分、结构及性能表征分析
3.3.1 表面形貌与表面粗糙度、接触角分析
3.3.2 渗氮层横截面显微组织与相结构
3.3.3 渗氮层成分与硬度分析
3.3.4 渗氮层洛氏压痕表征
3.3.5 渗氮层脆性等级表征分析
3.3.6 耐蚀性能表征分析
3.3.7 耐磨性能表征分析
3.4 本章小结
第四章 H13钢表面磁控溅射制备低氮W(N)纳米结构涂层的研究
4.1 引言
4.2 试样制备
4.3 涂层成分、结构和性能的表征分析
4.3.1 表面粗糙度与接触角
4.3.2 涂层的表面形貌分析
4.3.3 涂层成分分析
4.3.4 涂层的相结构分析
4.3.5 涂层的横截面形貌分析
4.3.6 涂层的硬度与弹性模量、维氏压痕评价
4.3.7 涂层的附着性能
4.3.8 涂层的耐磨性能
4.3.9 涂层的耐蚀性能
4.4 本章小结
第五章 占空比对H13钢表面HiPIMS制备低氮W(N)纳米结构涂层的影响
5.1 引言
5.2 试样制备
5.3 涂层成分、结构和性能的表征分析
5.3.1 表面粗糙度与接触角
5.3.2 涂层的表面形貌分析
5.3.3 涂层成分分析
5.3.4 涂层的相结构分析
5.3.5 涂层的横截面形貌分析
5.3.6 涂层的硬度与弹性模量、维氏压痕评价
5.3.7 涂层的附着性能
5.3.8 涂层的耐磨性能
5.3.9 涂层的耐蚀性能
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3817588
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 H13钢概述
1.3 模具钢表面强化技术
1.3.1 等离子体渗氮技术
1.3.1.1 离子渗氮技术研究进展
1.3.1.2 等离子体辅助渗氮技术
1.3.2 磁控溅射技术
1.3.2.1 磁控溅射技术原理简介
1.3.2.2 磁控溅射靶材的技术要求及亟待解决的难题
1.3.2.3 高功率脉冲磁控溅射技术研究进展
1.4 W(N)涂层的研究现状
1.5 论文主要研究内容及意义
第二章 实验方法及原理
2.1 技术路线
2.2 基体材料选择
2.3 等离子体渗氮和W(N)涂层制备过程
2.4 成分、结构和性能的表征
2.4.1 表面粗糙度和接触角
2.4.2 表面和横截面形貌分析
2.4.3 成分分析
2.4.4 相结构分析
2.4.5 硬度与弹性模量分析
2.4.6 附着性能分析
2.4.7 耐蚀性能分析
2.4.8 摩擦磨损性能分析
第三章 离子轰击预处理时间对H13钢电弧等离子体辅助渗氮层组织与性能的影响
3.1 引言
3.2 试样制备
3.3 渗氮层成分、结构及性能表征分析
3.3.1 表面形貌与表面粗糙度、接触角分析
3.3.2 渗氮层横截面显微组织与相结构
3.3.3 渗氮层成分与硬度分析
3.3.4 渗氮层洛氏压痕表征
3.3.5 渗氮层脆性等级表征分析
3.3.6 耐蚀性能表征分析
3.3.7 耐磨性能表征分析
3.4 本章小结
第四章 H13钢表面磁控溅射制备低氮W(N)纳米结构涂层的研究
4.1 引言
4.2 试样制备
4.3 涂层成分、结构和性能的表征分析
4.3.1 表面粗糙度与接触角
4.3.2 涂层的表面形貌分析
4.3.3 涂层成分分析
4.3.4 涂层的相结构分析
4.3.5 涂层的横截面形貌分析
4.3.6 涂层的硬度与弹性模量、维氏压痕评价
4.3.7 涂层的附着性能
4.3.8 涂层的耐磨性能
4.3.9 涂层的耐蚀性能
4.4 本章小结
第五章 占空比对H13钢表面HiPIMS制备低氮W(N)纳米结构涂层的影响
5.1 引言
5.2 试样制备
5.3 涂层成分、结构和性能的表征分析
5.3.1 表面粗糙度与接触角
5.3.2 涂层的表面形貌分析
5.3.3 涂层成分分析
5.3.4 涂层的相结构分析
5.3.5 涂层的横截面形貌分析
5.3.6 涂层的硬度与弹性模量、维氏压痕评价
5.3.7 涂层的附着性能
5.3.8 涂层的耐磨性能
5.3.9 涂层的耐蚀性能
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3817588
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