TiALCN/AgVN自适应涂层制备及摩擦学性能研究

发布时间：2021-03-30 13:58

　　温度自适应涂层需要涂层材料在各个温度区间均保持良好的润滑性能,本文利用刻蚀填充法制备了全新结构的TiAlCN/AgVN温度自适应复合涂层,并对其摩擦学性能进行了研究分析。采用射频磁控溅射法制备了TiAlCN涂层和AgVN涂层,分别研究探讨了制备工艺参数对其组织结构和性能的影响。并在此基础上制备出了TiAlCN/AgVN复合涂层,探讨了复合涂层在高低温循环温度条件下的摩擦磨损行为。论文主要研究结论如下：通过研究氮气流量和碳含量变化对TiAlCN涂层组织结构和性能的影响,发现少量N2流量变化会导致TiAlCN涂层的晶体结构发生显著变化。随着N：流量的增加,涂层物相组成由fcc-（TiAl）C相转变为更为复杂的fcc-（TiAl）（CN）相,同时析出hcp-（AlTi）（CN）并最终转变为以hcp-（AlTi）（CN）为主的相结构。此外,N2流量还会促进涂层中非晶碳的析出。C含量改变显著影响了TiAlCN的摩擦学性能,C含量越高,摩擦系数越低。通过实验得到了超硬TiAlCN涂层,纳米压痕硬度约为41GPa。通过改变氮气流量和偏压条件对AgVN涂层的组成结构进行了研究。研究发现射频磁控溅射法制... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 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 自适应润滑涂层简介
        1.2.1 自适应纳米复合涂层
        1.2.2 表面织构化填充润滑涂层
        1.2.3 纳米管填充润滑涂层
    1.3 循环温度自适应涂层的发展
    1.4 磁控溅射技术简介
        1.4.1 磁控溅射技术简介
        1.4.2 射频溅射
        1.4.3 反应溅射
    1.5 涂层的生长
        1.5.1 涂层生长理论
        1.5.2 连续涂层（薄膜）的形成
    1.6 本课题研究背景、意义及研究内容
        1.6.1 研究背景及意义
        1.6.2 研究内容
第二章 试验材料和方法
    2.1 研究过程
    2.2 试验材料
        2.2.1 试验靶材
        2.2.2 衬底材料
        2.2.3 溅射气体
    2.3 实验设备
        2.3.1 涂层制备设备
        2.3.2 涂层组织结构分析设备
        2.3.3 涂层性能测试设备
    2.4 涂层组织结构分析
        2.4.1 元素组成分析
        2.4.2 物相结构分析
        2.4.3 组织形貌分析
    2.5 涂层性能测试
        2.5.1 显微硬度测试
        2.5.2 涂层摩擦磨损性能测试
第三章 TiAlCN涂层的射频磁控溅射法制备及性能分析
    3.1 氮气流量对TiAlCN涂层组织和性能的影响
        3.1.1 TiAlCN涂层制备参数及化学成分
        3.1.2 TiAlCN涂层物相结构和显微组织结构分析
        3.1.3 TiAlCN涂层力学性能分析
        3.1.4 TiAlCN涂层摩擦学性能分析
    3.2 C含量对TiAlCN涂层组织和性能的影响
        3.2.1 涂层制备参数及化学成分
        3.2.2 涂层物相结构结构分析
        3.2.3 涂层力学性能分析
        3.2.4 TiAlCN涂层超硬机制的讨论
        3.2.5 涂层摩擦学性能测试
    3.3 本章小结
第四章 AgVN涂层的制备和摩擦学性能分析
    4.1 氮气流量对AgVN涂层组织性能的影响
        4.1.1 涂层制备工艺及化学成分
        4.1.2 涂层物相结构和显微组织结构分析
        4.1.3 涂层的室温摩擦磨损性能分析
        4.1.4 涂层热处理后的结构和性能分析
    4.2 基底偏压对AgVN涂层组织性能的影响
        4.2.1 涂层制备工艺及化学成分
        4.2.2 涂层物相结构和组织结构分析
        4.2.3 涂层的室温摩擦磨损性能分析
        4.2.4 涂层热处理后的结构和性能分析
    4.3 本章小结
第五章 TiAlCN/AgVN复合涂层制备及摩擦学性能分析
    5.1 TiAlCN涂层刻蚀工艺研究
        5.1.1 等离子刻蚀工艺原理
        5.1.2 TiAlCN涂层刻蚀工艺
    5.2 AgVN填充工艺
    5.3 TiAlCN/AgVN复合涂层的制备及摩擦学性能分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
        6.2.1 基底偏压对TiAlCN涂层结构的影响
        6.2.2 拼靶实验中存在的问题
        6.2.3 AgVN涂层高温润滑机理分析
        6.2.4 AgVN涂层的组织结构问题
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的文章专利


【参考文献】：
期刊论文
[1]热处理对TiAlCN涂层组织和性能的影响[J]. 张旭海,陈倩栎,蒋建清,方峰,江静华,曾宇乔.  材料热处理学报. 2009(01)
[2]等离子体浸没离子注入和沉积技术制备TiN薄膜研究[J]. 冷永祥,孙鸿,徐禄祥,裘叶军,陈俊英,黄楠.  真空科学与技术. 2003(04)



本文编号：3109626