耐磨涂层本科毕设论文.doc

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1、山东大学硕士学位论文目　录摘　要IABSTRACTIII第一章　绪　论11.1　选题的意义11.2　耐磨涂层的制备技术21.2.1　化学气相沉积21.2.2　物理气相沉积21.3　耐磨涂层的发展现状51.3.1　硬涂层51.3.2　软涂层71.3.3　硬软复合涂层91.4　耐磨涂层的作用机理和影响因素91.4.1　刀具磨损的原因91.4.2　耐磨涂层的作用机理91.4.3　影响涂层刀具性能的因素101.5　本课题的背景和由来111.6　本课题的研究内容11第二章　实验方法及原理132.1　磁控溅射离子镀原理与设备132.1.1　磁控溅射离子镀原理132.1.2　磁控溅射离子镀偏

2、置基体的伏安特性132.1.3　封闭场非平衡磁控溅射离子镀设备152.2　涂层试样的制备162.2.1　基体材料的选取与基体预处理162.2.2　涂层沉积工艺设计162.3　涂层性能测试192.3.1　涂层厚度的测量192.3.2　涂层硬度的测试192.3.3　涂层附着性的测试202.3.4　涂层摩擦性能的测试212.4　涂层成分及组织结构分析22第三章　多元氮化物涂层的结构和性能研究23IV山东大学硕士学位论文3.1　多元氮化物涂层的性能测试结果233.1.1　多元氮化物涂层的厚度233.1.2　多元氮化物涂层的硬度233.1.3　多元氮化物涂层的附着性233.2　多元氮化物

3、涂层的成分及组织结构263.2.1　多元氮化物涂层的成分263.2.2　多元氮化物涂层的XRD分析283.2.3　多元氮化物涂层的TEM分析303.3　讨论分析323.4　本章小结34第四章　MoS2-Ti涂层354.1　MoS2-Ti涂层的性能测试结果354.1.1　MoS2-Ti涂层的硬度354.1.2　MoS2-Ti涂层的附着性354.1.3　MoS2-Ti涂层的摩擦性能374.2　MoS2-Ti涂层的成分及组织结构384.3　讨论分析404.4　多元氮化物+MoS2-HTi复合涂层的附着性及分析404.5　本章小结42第五章　涂层的工业应用435.1　涂层在汽车生产业的

4、应用435.2　涂层在铝合金加工业的应用445.3　涂层在不锈钢加工业的应用475.4　涂层工业应用的经济和社会效益485.4.1　涂层工业应用的经济效益485.4.2　涂层工业应用的社会效益495.5　本章小结50第六章　结　论516.1　结论516.2　本文的创新点51参考文献52致　谢57攻读学位期间发表的论文58IV山东大学硕士学位论文摘　要涂层技术是提高刀具性能的重要手段。为了获得性能优良的刀具涂层，本文对多元氮化物涂层和MoS2-Ti涂层的进行了制备和研究，并在实际工业应用中对涂层的使用性能进行了测试，试图找到不同涂层的适用范围。采用封闭场非平衡磁控溅射离子镀技术制

5、备了TiAlN、CrTiAlN、CrSiN多元氮化物涂层、MoS2-Ti涂层以及多元氮化物+MoS2-Ti复合涂层。通过引入中间过渡层的方法来提高涂层与基体的结合强度。测试了涂层的硬度、附着性和摩擦性能，研究了涂层的成分和组织结构与其硬度、附着性和摩擦性能的关系。并把研制的涂层应用于多种刀具上，加工结构钢、铝合金和不锈钢零件。TiAlN、CrTiAlN、CrSiN多元氮化物涂层的硬度都大于2000HV，其中CrSiN涂层的硬度达到2730HV。划痕试验表明，涂层与基体的结合强度高，TiAlN涂层的临界载荷Lc＝58N，CrTiAlN和CrSiN涂层的临界载荷Lc＞60N。CrT

6、iAlN和CrSiN涂层具有优良的综合性能。在基体与多元氮化物涂层之间加入Ti/TiN或Cr/CrN中间过渡层大大提高了涂层的附着性，Cr/CrN中间过渡层的效果更好。MoS2-Ti涂层具有类似非晶的结构，共沉积的钛原子间隙固溶于相邻的硫原子层之间，涂层的无序度随钛含量的升高而增大。MoS2-Ti涂层具有优异的附着性，临界载荷Lc＞100N。MoS2-Ti涂层的硬度随钛含量的升高而提高，MoS2-HTi涂层的硬度为980HV，比MoS2涂层的硬度550HV高将近一倍。在大气环境中的球盘磨损试验显示，MoS2-HTi涂层的耐磨性比MoS2涂层好，MoS2-HTi涂层的比磨损率为3

7、.2×10-17m3·N-1·m-1。MoS2-Ti涂层的摩擦系数随钛含量的升高而稍微增大，并且高载荷下摩擦系数较小。MoS2-HTi涂层的摩擦系数低于0.07，保持了MoS2涂层低摩擦的特性。MoS2-Ti涂层不仅与高速钢基体具有优异的结合性，还能与多元氮化物涂层形成很好的结合，多元氮化物+MoS2-Ti复合涂层也具有优良的附着性。研制的多种涂层IV山东大学硕士学位论文在多家企业选择了多种刀具进行现场试验，针对不同切削加工条件，特别是难加工材料，调整涂层成分、结构，优化涂层种类和工艺，使工