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ZL109铝合金表面离子镀TiN膜的工艺及性能研究

王自荣  
【摘要】: 材料表面处理技术已成为当前改善材料表面各种性能的有力手段,是材料科学界的研究热点。TiN薄膜以其高的抗磨、抗蚀的优异性能在工业领域得到了广泛的应用。铝合金硬度和屈服强度低,相对钢及其它材料来说表现出了很差的耐磨性,因而减少了其使用寿命,并限制了其使用范围。因此,在铝合金表面沉积硬质薄膜,比如TiN薄膜,以达到提高铝合金的应用范围和使用寿命有着重要的意义。 本文采用多弧离子镀膜技术在ZL109表面沉积TiN薄膜,通过采用L9(34)正交试验的方法并以显微硬度和比磨损率两个性能指标对沉积工艺进行了研究,并得到了在沉积温度300℃,沉积偏压120V,氮分压1.2Pa,沉积时间1h时,TiN薄膜具有最佳的综合性能。在沉积工艺对性能的影响中发现,薄膜的相组成和应力状态是影响TiN薄膜性能的关键因素。 采用多弧离子镀膜技术在ZL109铝合金表面沉积TiN薄膜的形貌及物相分析表明, TiN薄膜在ZL109铝合金表面生长方式在温度较低时为平面生长模式,随着沉积温度的升高及时间的延长,生长方式向岛状生长模式转化,其物相具有(111)晶面的择优取向。微量磨损试验表明:ZL109铝合金表面镀TiN薄膜后的耐磨性大约提高了10倍。抗高温氧化试验表明,镀TiN薄膜试样在500℃时开始氧化,并在600℃时氧化加剧。


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