高功率脉冲磁控溅射、电弧离子镀复合沉积AlCrN基涂层及其性能研究

发布时间：2021-11-04 18:08

　　面对高速干式切削加工对刀具涂层的严格要求,本文致力于优化提高AlCrN基硬质涂层的力学性能、抗氧化性能和耐磨损性能。首先,采用高功率脉冲磁控溅射技术（High Power Impulse Magnetron Sputtering,HIPIMS）制备AlCrN涂层,优化沉积参数。其次,在此基础上于AlCrN涂层中掺入多组元元素用以提高涂层的综合性能。以AlCrN为基础,同时加入O和Si元素,加入Si元素以形成纳米复合结构来增强涂层的力学性能和抗氧化性能;加入O元素以减小涂层的摩擦系数、增强耐磨性能并进一步的提高涂层的抗高温氧化性能,并研究了添加多组元元素对涂层结构和性能的影响。再次,以AlCrN涂层为基础,应用HIPIMS和电弧离子镀（Arc Ion Plating,AIP）复合沉积技术于涂层中同时加入Si和V元素,通过生成氧化润滑物进一步的降低涂层的摩擦系数,探索了添加V元素对涂层结构及性能的影响。最后,结合AlCrSiN优异的力学性能、良好的高温抗氧化性能、强耐磨性和VN的低摩擦系数,构建了AlCrSiN/VN纳米多层耐磨减摩涂层。本文所取得的主要结论如下:1)采用HIPIMS技术在... 

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及其意义
    1.2 硬质涂层的沉积技术
        1.2.1 电弧离子镀(AIP)
        1.2.2 传统的磁控溅射(MS)
        1.2.3 高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)
    1.3 氧氮化物涂层的研究进展
    1.4 耐磨硬质涂层研究进展
    1.5 课题来源及主要研究内容
        1.5.1 课题来源
        1.5.2 主要研究内容
第二章 涂层的制备及分析技术
    2.1 涂层制备
        2.1.1 涂层设备
        2.1.2 基体的选择及前处理
        2.1.3 涂层的制备
    2.2 涂层结构及性能表征
        2.2.1 X射线衍射(XRD)
        2.2.2 X射线光子能谱(XPS)
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.4 能谱仪(EDS)
        2.2.5 纳米压痕(Nanoindentation)
        2.2.6 划痕测试(Scratchtest)
        2.2.7 氧化测试(Oxidationtest)
        2.2.8 摩擦测试(Frictiontest)
    2.3 涂层切削性能测试方法
第三章 AlCrN涂层的制备及其性能研究
    3.1 引言
    3.2 AlCrN涂层的制备
    3.3 AlCrN涂层的成分及结构
    3.4 AlCrN涂层的形貌
    3.5 AlCrN涂层的力学性能
    3.6 本章小结
第四章 AlCrX(X=Si,V)N纳米复合涂层的制备及性能研究
    4.1 AlCrSiON涂层制备及其结构性能研究
        4.1.1 引言
        4.1.2 AlCrSiON涂层的制备
        4.1.3 AlCrSiON涂层的成分及结构
        4.1.4 AlCrSiON涂层的形貌
        4.1.5 AlCrSiON涂层的力学性能
        4.1.6 AlCrSiON涂层的高温摩擦行为
    4.2 AlCrSiVN涂层的制备及其结构性能研究
        4.2.1 引言
        4.2.2 AlCrSiVN涂层的制备
        4.2.3 AlCrSiVN涂层的成分及结构
        4.2.4 AlCrSiVN涂层的形貌结构
        4.2.5 AlCrSiVN涂层的力学性能
        4.2.6 AlCrSiVN涂层的高温氧化行为
        4.2.7 AlCrSiVN涂层的高温摩擦行为
    4.3 本章小结
第五章 AlCrSiN/VN纳米多层涂层的制备及其性能研究
    5.1 引言
    5.2 AlCrSiN/VN涂层的制备
    5.3 AlCrSiN/VN涂层的成分及结构
    5.4 AlCrSiN/VN涂层的形貌
    5.5 AlCrSiN/VN涂层的力学性能
    5.6 AlCrSiN/VN涂层的高温摩擦行为
    5.7 切削实验
    5.8 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]偏压对Cr-Si-N涂层的结构与性能的影响[J]. 贾丛丛,李沛,葛芳芳,王恩青,黄峰,鲁晓刚.  真空科学与技术学报. 2016(04)
[2]高功率脉冲磁控溅射技术沉积硬质涂层研究进展[J]. 王启民,张小波,张世宏,王成勇,伍尚华.  广东工业大学学报. 2013(04)
[3]基体负偏压对CrAlN涂层组织和性能的影响[J]. 常伟,牟仁德,商晓宇,何利民,陆峰,汤智慧.  机械工程材料. 2012(07)
[4]CrN薄膜的制备及其抗氧化性的研究[J]. 赵广彬,曹晓英,栾道成,陈甥怡.  工具技术. 2011(02)
[5]氧杂质致Ti-Si-N薄膜高硬度损失的机理[J]. 马大衍,马胜利,徐可为,薛其坤,S.Veprek.  材料研究学报. 2008(03)
[6]物理气相沉积硬质涂层技术进展[J]. 童洪辉.  金属热处理. 2008(01)



本文编号：3476224