MoDTC润滑条件下氮化物涂层的摩擦磨损行为研究

发布时间：2017-08-16 17:42

  本文关键词：MoDTC润滑条件下氮化物涂层的摩擦磨损行为研究

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【摘要】：本文采用真空阴极电弧离子镀膜设备在316L不锈钢表面沉积了Ti N、Ti Al N和Al Ti N三种氮化物硬质涂层,利用MS-T3000球-盘摩擦磨损试验机测试了三种氮化物硬质涂层在不同Mo DTC浓度润滑条件下的摩擦磨损性能,用三维白光形貌仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析了涂层磨损表面的形貌、成分及元素结合态,并探讨了三种涂层在Mo DTC润滑条件下的减摩抗磨机理。结果表明:(1)制备的Ti N涂层由面心立方结构的Ti N相组成,硬度和表面粗糙度分别为2393±42 HV和19.1 nm。Ti Al N涂层由面心立方结构的(Ti,Al)N相组成,硬度和表面粗糙度分别为2480±169 HV和27 nm。Al Ti N涂层由面心立方结构的(Al,Ti)N相和六方结构的Al N相组成,硬度和表面粗糙度分别为3096±112 HV和12 nm。(2)Ti N涂层的磨损率随着Mo DTC浓度的增加呈现先减小后增大的趋势,当Mo DTC浓度为1.5%时,Ti N涂层的磨损率降到最低,且摩擦性能也最好,摩擦最早达到稳定摩擦阶段,且稳定阶段的平均摩擦系数最低,而其他四种Mo DTC浓度下摩擦系数的变化并不是很明显。随着Mo DTC浓度的增加,Ti Al N涂层的摩擦系数和磨损率都显著降低,都呈现先减小,然后保持在一定的水平波动的变化趋势。在Mo DTC浓度为1.0%-2.0%时,表现出更好的摩擦磨损性能。Al Ti N涂层的磨损率随着Mo DTC浓度的增加呈现先减小后增大的趋势,当Mo DTC浓度为1%时,Al Ti N涂层的磨损率降到最低;Al Ti N的摩擦系数随着随着Mo DTC添加剂的加入先减小,然后基本保持不变,在0.086-0.088之间波动。(3)Mo DTC润滑条件下,氮化物涂层和Mo DTC发生交互作用,在磨损表面生成了摩擦反应膜,主要由具有减摩作用的Ti Ox和Mo S2以及起到了良好的抗耐磨作用Fe Sx,Al2O3和Mo O3组成,从而提高了三种氮化物的摩擦磨损性能。随着Mo DTC的加入,Ti N涂层的主要磨损机制由犁沟转变为剥落坑和塑性变形;Ti Al N涂层的主要磨损机制磨损机制由剥落坑和犁沟转变为剥落坑、犁沟和塑性变形。Al Ti N涂层的主要磨损机制磨损机制由剥落坑、犁沟和塑性变形转变为剥落坑和磨粒磨损。
【关键词】：阴极电弧离子镀 氮化物硬质涂层 边界润滑 摩擦磨损 MoDTC
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 中文摘要5-6
• abstract6-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 引言10
• 1.2 涂层材料10-18
• 1.2.1 TiN涂层11-12
• 1.2.1.1 TiN涂层的应用11
• 1.2.1.2 TiN涂层的缺陷11-12
• 1.2.2 Ti1-xAlxN涂层12-16
• 1.2.2.1 Ti1-xAlxN涂层的制备12
• 1.2.2.2 Ti1-xAlxN涂层的结构12-13
• 1.2.2.3 Ti1-xAlxN涂层的性能13-15
• 1.2.2.4 Ti1-xAlxN涂层的应用15-16
• 1.2.3 TiN和Ti1-xAlxN涂层的摩擦学现状研究16-18
• 1.3 液体润滑18-21
• 1.3.1 基础油18-19
• 1.3.1.1 矿物油型润滑油18
• 1.3.1.2 合成型润滑油18-19
• 1.3.2 润滑油添加剂19-21
• 1.4 固-液复合润滑的作用21-23
• 1.5 本研究的目的、意义和内容23-25
• 第2章 实验材料及研究方法25-32
• 2.1 实验材料25-26
• 2.2 涂层表征26-27
• 2.2.1 涂层的形貌26
• 2.2.2 涂层的成分和相结构26-27
• 2.2.3 涂层的显微硬度27
• 2.3 摩擦学行为研究27-32
• 2.3.1 实验仪器27-28
• 2.3.2 实验条件28
• 2.3.3 润滑剂的性能28-29
• 2.3.4 磨损率的测定29-31
• 2.3.5 对磨球磨斑直径的测定31-32
• 第3章 MoDTC润滑条件下TiN涂层的摩擦磨损性能及其作用机理32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 TiN涂层表征32-36
• 3.2.1 TiN涂层表面形貌32-33
• 3.2.2 TiN涂层的成分和相结构33-35
• 3.2.3 TiN涂层的硬度35-36
• 3.3 MoDTC润滑条件下TiN涂层摩擦学行为及机理36-47
• 3.3.1 MoDTC润滑条件下TiN涂层摩擦学行为36-39
• 3.3.2 MoDTC润滑条件下TiN涂层减摩抗磨机制39-47
• 3.4 小结47-48
• 第4章 MoDTC润滑下TiAlN涂层的摩擦磨损性能及其作用机理48-63
• 4.1 引言48
• 4.2 TiAlN涂层表征48-52
• 4.2.1 TiAlN涂层表面形貌48-50
• 4.2.2 TiAlN涂层的成分和相结构50-51
• 4.2.3 TiAlN涂层的硬度51-52
• 4.3 MoDTC润滑条件下TiAlN涂层摩擦学行为及机理52-62
• 4.3.1 MoDTC润滑条件下TiAlN涂层摩擦学行为52-55
• 4.3.2 MoDTC润滑条件下TiAlN涂层减摩抗磨机制55-62
• 4.4 小结62-63
• 第5章 MoDTC润滑下AlTiN涂层的摩擦磨损性能及其作用机理63-77
• 5.1 引言63
• 5.2 AlTiN涂层表征63-67
• 5.2.1 AlTiN涂层的微观形貌63-64
• 5.2.2 AlTiN涂层的成分和相结构64-66
• 5.2.3 AlTiN涂层的硬度66-67
• 5.3 MoDTC润滑条件下AlTiN涂层摩擦学行为及机理67-76
• 5.3.1 MoDTC润滑条件下AlTiN涂层摩擦学行为67-69
• 5.3.2 MoDTC润滑条件下AlTiN涂层减摩抗磨机制69-76
• 5.4 小结76-77
• 第6章 结论77-80
• 6.1 主要结论77-78
• 6.2 对今后工作的展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-89
• 个人简历89-90
• 研究成果90

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