收藏本站
《西南交通大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

物理气相沉积(PVD)涂层的摩擦学行为研究

莫继良  
【摘要】: 物理气相沉积(PVD)方法制备的涂层具有高硬度、耐磨性能良好和化学性能稳定等优点,已经在刀具、模具、汽车及航空航天等行业获得广泛应用。开展PVD涂层的摩擦磨损基础研究能为涂层的制备开发和工业应用提供指导,同时对深化涂层摩擦学基础理论具有重要意义。 本文在CETR UMT-2多功能摩擦磨损试验机上,以Si_3N_4陶瓷球和纯钛球为对磨副,采用球-平面接触方式,对多弧离子镀(MAIP)制备的CrN、AlCrN和AlTiN涂层,磁过滤阴极弧源(FCVA)制备的CrN涂层和磁控溅射制备的WC/C类金刚石涂层进行了往复(双向)和球-盘式(单向)滑动摩擦学试验。采用显微硬度计、纳米压痕仪、表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和电子探针仪(EPMA)等分析手段,系统地研究了PVD涂层的摩擦磨损行为。获得的主要结论如下: 1.采用FCVA技术制备了CrN涂层,与MAIP法制备的CrN涂层进行对比,结果表明:FCVA CrN涂层沉积参数对其摩擦磨损特性有很大的影响,大量试验优化了其制备工艺;相比MAIP CrN涂层,FCVA CrN涂层表面更为光滑、致密,“大颗粒”和孔洞缺陷更少,因此表现出更优越的耐磨性。PVD CrN涂层微观结构上的差异导致了在摩擦过程中排屑行为和损伤机制等方面的差异。 2.综合对比了CrN、AlCrN和AlTiN涂层的摩擦学行为,研究了PVD涂层成分对涂层摩擦学特性的影响,结果表明:1)正常磨损条件下,CrN涂层的耐磨性优于AlCrN涂层,但高法向载荷条件下CrN涂层磨痕中心最大应力处出现明显的局部严重磨损,AlCrN涂层的优势主要体现在承载能力的提高;2)AlTiN与AlCrN涂层的摩擦磨损特性差异主要源自涂层排屑行为和摩擦化学行为的不同:AlTiN涂层排屑性能较差,磨屑存在摩擦界面加速了涂层的磨损;AlCrN涂层排屑性能良好,磨损表面呈抛光效应,涂层中的Cr元素和Al元素都能同时在摩擦过程中形成稳定、高硬度、耐热的氧化物(Cr_2O_3、Cr_2O_5和Al_2O_3)而保护了涂层。3)AlCrN涂层拥有良好的承载能力和排屑行为,优越的抗磨粒磨损和抗氧化磨损性能。总之,PVD涂层组成成分在摩擦过程中导致了涂层在硬度、承载能力、排屑行为和摩擦化学行为等方面的差异,并最终影响了涂层的摩擦学性能。 3.CrN涂层的抗钛粘着性能明显优于AlCrN和AlTiN涂层。AlCrN和AlTiN涂层中的Al元素与Ti摩擦副有很高的亲和力,容易引起钛的粘着,不适合与钛配副的摩擦学应用领域。 4.WC/C类金刚石固体润滑涂层在摩擦过程中在对磨球表面形成石墨转移膜,因此涂层表现出良好的润滑效果。与纯钛球配副时,不同滑动模式下涂层的损伤仅表现为极其轻微的磨粒磨损和氧化磨损;与Si_3N_4球配副时,WC/C涂层在往复滑动模式下的磨损主要表现为塑性流动、磨粒磨损和氧化磨损,在球-盘滑动模式下的磨损主要表现为剥层和氧化磨损,涂层沉积过程所产生的孔洞缺陷是涂层剥落的起始源。研究发现较小的滑动速度有利于转移膜在两种对磨球表面形成。WC/C涂层拥有良好的抗钛粘着性能,在与钛配副的摩擦学应用领域具有巨大潜力。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TB302.3

【相似文献】
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林晶;孙智慧;刘壮;;PVD法制备SiO_x/PET阻隔膜的IR及XPS研究(英文)[A];真空技术与表面工程——第九届真空冶金与表面工程学术会议论文集[C];2009年
2 张宇奇;杜勇;;物理气相沉积过程的亚稳相的热力学预测[A];第十二届全国相图学术会议论文集[C];2004年
3 彭徽;郭洪波;何健;宫声凯;;等离子体激活EB-PVD NiCoCrAlY涂层微观组织结构及抗氧化机理研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
4 王伟;王传忠;吴子豹;柯学标;;黄铜基体上PVD方法沉积Ni-V-Cr复合涂层[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
5 朱旻昊;莫继良;;物理气相沉积CrN和AlCrN涂层的摩擦学行为研究[A];第15届全国腐蚀与表面保护技术研讨会暨首届全国腐蚀与表面保护技术青年论坛论文集[C];2009年
6 莫继良;杨皎;罗军;廖正君;朱旻昊;;物理气相沉积WC/C涂层的滑动摩擦学行为[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
7 莫继良;朱旻昊;安剑;雷斌;周仲荣;;物理气相沉积CrN涂层的研究进展[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
8 莫继良;朱旻昊;安剑;雷斌;周仲荣;;物理气相沉积CrN涂层的研究进展[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年
9 朱旻昊;莫继良;;PVD涂层与纯钛配副的滑动摩擦学特性研究[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
10 王传忠;刘玮;王伟;关栋云;刘阳;;工程塑胶表面功能装饰镀层制备技术现状及发展[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 孔留洪 江永霞;我省首家大型PVD管材生产企业在黎川投建[N];抚州日报;2008年
2 ;关注触摸屏等新应用市场[N];中国电子报;2009年
3 巴西;巴西化工产品出口[N];国际商报;2002年
4 李思闽 整理;自强立国 创新利民[N];中国航空报;2011年
5 姜英;新型土工排水板增加水流量[N];中国纺织报;2009年
6 实习记者 格根哈斯;时尚壁纸受欢迎 选购注意环保性能[N];呼和浩特日报(汉);2010年
7 本报记者 冯晓伟;IC设备国产化多点突破二手市场寻求整合[N];中国电子报;2010年
8 通讯员 王远海 王景鹏;欧美企业扎堆入驻“空港新城”[N];济南日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 莫继良;物理气相沉积(PVD)涂层的摩擦学行为研究[D];西南交通大学;2008年
2 刘爱华;PVD氮化物涂层的高温摩擦磨损特性及机理研究[D];山东大学;2012年
3 吴凤芳;PVD氮化物涂层的冲蚀磨损特性及机理的研究[D];山东大学;2011年
4 刘建华;ZrN涂层刀具的设计开发及其切削性能研究[D];山东大学;2007年
5 马楠;铜(铌)掺杂氮化铁膜与Fe-N/Si-N多层膜的制备和表征[D];吉林大学;2008年
6 吕少波;PVD和CVD过程中等离子体物理特性混合模拟及实验研究[D];东北大学;2010年
7 何博;钛合金表面热障涂层的制备与研究[D];上海交通大学;2008年
8 张楠楠;超低压等离子喷涂中的等离子焰流检测及涂层制备[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金狂浩;涂层和基体对PVD涂层硬质合金刀具高速车削高温合金的影响[D];中南大学;2012年
2 王永刚;PVD涂层的性能及其在银币模具上的应用[D];东北大学;2009年
3 任元;物理气相沉积CrN和AlCrN涂层转动微动摩擦磨损性能研究[D];西南交通大学;2011年
4 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
5 刘颖丹;PVD方法制备金属酞菁类纳米线及表征[D];重庆师范大学;2011年
6 李艳;PVD技术制备铂基掺铈薄膜及其结构研究[D];昆明理工大学;2009年
7 陈政文;PVD硬质合金涂层刀具切削和摩擦学性能研究[D];机械科学研究总院;2012年
8 郑琳;基于PVD过渡层的金刚石刀具涂层制备及其结合性能研究[D];南京航空航天大学;2012年
9 徐银超;PVD涂层硬质合金的组织性能及其刀具切削性能研究[D];中南大学;2011年
10 崔海冰;PVD氮化物涂层的抗热冲击性能研究[D];山东大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026