磁控溅射和离子镀tialn涂层的往复滑动摩擦学行为研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要Ti舢N是在TiN涂层的基础上发展起来的一种新型多元涂层，近年来受到了越来越多的关注。由于Al元素的加入，T认lN涂层不但在硬度、耐磨性方面优于TiN，而且大大改善了TiN涂层的抗高温性能。T认1N已经逐渐成为nN涂层的替代品，特别是在刀具领域，使用性能及寿命得到显著提高。本文利用PLⅣT摩擦试验机和cETR多功能摩擦磨损试验机对不同PvD工艺(磁控溅射和离子镀)制备的两种TiAlN涂层进行了往复滑动摩擦学行为研究。在摩擦动力学分析基础上，利用扫描电子显微镜(SEM)、激光共焦显微镜(LCSM)、电子能谱(EDX)和X射线衍射(Ⅺ①)进行了

2、微观分析，详细地研究了法向载荷、位移幅值等试验参数对往复滑动摩擦学特性的影响；分析了摩擦化学对涂层磨损的作用，探讨了TiAlN涂层的摩擦磨损机理，比较了两种试验装置对涂层摩擦磨损行为的影响，本文获得主要结论如下：1．TipdN涂层的摩擦系数随循环周次的变化呈五个阶段的特征，即跑合阶段、上升阶段、峰值阶段、下降阶段和稳定阶段。随着法向载荷的增大，摩擦系数降低；随着位移幅值的增大，摩擦系数最大值增大。2．试验初期两种T认1N涂层的磨损形式主要为磨粒磨损，而TiAJN涂层的破损均表现为磨粒磨损、氧化磨损和剥层磨损共同作用的结果。3．磁控溅射TiAlN涂层磨损较轻微，耐磨性能优于离子镀T

3、iAlN涂层，涂层微结构的差异可能是造成其摩擦磨损性能差异的主要原因。4．在润滑介质(乳化液、油)作用下，Tif蝌涂层的摩擦学性能得到了很大的提高，涂层的寿命大大延长。5．把两种n舢N涂层往复滑动磨损行为的试验结果与切削试验对比发现，涂层抗磨损性能评价结果一致。往复滑动的实验室评价方法能够用来定性评价涂层刀具的切削性能。6．采用不同试验系统的两种实验结果显示，TiAlN涂层摩擦磨损的程度有所差别，但是两种1tAlN涂层的抗摩擦磨损的规律是一致的。关键词：TiA⋯涂层；磁控溅射；离子镀：往复滑动；摩擦磨损；润滑西南交通大学硕士研究生学位论文第

4、I页AbstractT认1Nisabn

5、dofnewmuni—componentcoatingwhichhaSattractedwidelyincrc髂ingattentioIlSrecentyearsdeveloped丘0mTiNcoating．Becauseoftheadditionof舢，TiAⅣcOatingnotOnlyisbettermanTiNcoatingint锄sofhardIlessa11dwearresistance，butalsoimpmvesthem曲temperah玳rcsistaIlceofmeTiNcoaling旷eatly．Ti魁Ncoatingk略replacedTiNcoating

6、簪aduallytOimprovet11esenricepcrfo珊a11cesandoperafinglife，especiallyinmefieldofcultingt001s．IIlcllispaper，memb010百calbehaviorsofreciprocatingslidingfor押oTiAlNcoatingswhichpr印aredbydifferentPVDtechnologies(IrlagⅡetronsputteringandionplat抽曲havebeenstIldiedonPLINTweartesteraIldCETRmultimnctionalw

7、eartestcr．B淞eont11eaIlalysesof衔ctionkinetics，somemicro-examinationmeans，suchasscanningelec缸Dnmicmscopy(SEM)，l韶erconfocalscanningmicroscopy(LCSM)，Ene娼yDispersiveX—rayspectmm(EDX)aⅡdX—raydi倚action(Ⅺ①)，、Ⅳereusedtoanalyzemetribolo直calcharacteristicsunderVaried也etestparametersofno皿a110ads姐ddisplac

8、ementarnplitlldes．The菌bo—chemicaleff托tonwearandthewearmechanismsofthecoa衄gsweredisc璐sedindetail．Andthebehaviorsof缸ctionandwearformecoatingsunderdiff酹enttestrigswerealsocompared．Themajnresearchresultsareasf．0110ws：1．ThevariatioIlsof航ctioncoemc