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《湖北汽车工业学院》 2017年
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多弧离子镀TiN和TiAlN硬质薄膜的制备及性能研究

梁启超  
【摘要】:本文采用多弧离子镀技术在M2高速钢基体表面制备了TiN薄膜和TiAlN薄膜,通过扫描电子显微镜(SEM)及表面能谱分析(EDS)、X衍射分析仪(XRD)、金相显微镜、显微硬度计、电化学腐蚀平台研究了氮氩比、基体负偏压对薄膜表面形貌、薄膜厚度、相结构、薄膜显微硬度、耐腐蚀性能的影响。同时还研究了在最佳工艺参数下制备的TiAlN薄膜的高温抗氧化性能。主要研究成果有:(1)TiN薄膜主要由TiN相构成,薄膜沿(200)晶面择优取向。制备TiN薄膜的最佳工艺参数为:氮氩比9:1,基体负偏压150V。薄膜最大显微硬度值为2188.2HV,膜厚达到了2.73um。(2)随着氮氩比的增加,TiAlN薄膜相结构的择优取向由(200)晶面转向了(111)晶面。当氮氩比为8:2时,TiAlN薄膜的显微硬度值最高,达到了2720HV。当氮氩比为9:1时,TiAlN薄膜在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能最好,比未镀膜基体的耐腐蚀性能提高了约19倍。(3)基体负偏压对多弧离子镀TiAlN薄膜表面形貌有着明显影响。当偏压为150V时,TiAlN薄膜显微硬度值最大,达到了2724.6HV当偏压为150V时,TiAlN薄膜在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能最好,是无镀层基体的9倍。(4)本实验制备TiAlN薄膜的最佳工艺为:氮氩比8:2,基体负偏压150V。通过研究其高温抗氧化性能发现,在800℃以下时,薄膜表面所产生的Al_2O_3及TiO薄膜可防止薄膜被进一步氧化,当氧化温度达到900℃时,基体中的Fe已渗透到薄膜表面生成Fe_2O_3,薄膜已开始失效。
【学位授予单位】:湖北汽车工业学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG174.4;TB383.2

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