ti-l(n)微叠层材料的制备和表征

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1、ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngPreparationandCharacterizationofTi-Al(N)MicrolaminatedMaterialCandidate:HuangLeiSupervisor:GaiDengyuSeniorengineerAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringDateofSubmission:Jan.,2015Dateof

2、OralExamination:Mar.,2015University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产

3、权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日Ti-Al

4、(N)微叠层材料的制备与表征摘要目前航空航天领域采用的微叠层复合材料主要被用作航空飞行器或航空发动机的高温结构材料上。TiAl微叠层材料以其低密度、高的常温和高温强度、高的耐磨性以及高温抗腐蚀性强等特点备受关注；其衍生出的TiAlN微叠层材料以其抗氧化温度高、硬度高、附着力强以及摩擦因数小等特点，在高速切削加工领域迅速的发展。本文通过构造可靠的数据库进行TiAl二元和TiAlN三元系相图和其它热力学性能计算，在其指导下通过磁控溅射+热处理的方法制备了TiAl和TiAlN微叠层材料，研究了TiAl和TiAlN微叠层材料的制备工艺及其性能。热力学计算中TiAl二元系

5、采用公共二元数据库PBIN，三元系采用刊物发表的可靠数据按照热力学模型优化生成user数据库,在此基础上作出系列三元相图来指导涂层的溅射和热处理等制备过程。TiAl微叠层的制备选用Al靶和Ti靶对Ti板基体进行溅射，Al靶采用射频溅射，Ti靶采用直流溅射。在制备TiAlN微叠层过程中，通过在Ti靶溅射过程中通入氮气，来获得TiAlN涂层。对TiAl微叠层进行600°C和700°C的热处理，保温1h；而对TiAlN微叠层进行600°C、700°C和800°C的热处理。通过原子力显微镜对涂层的表面形貌进行分析得知：磁控溅射生成的TiAl微叠层粗糙度很小，而经过600

6、°C热处理退火后，微叠层物相以TiAl相为主，表面粗糙度变大；700°C热处理退火后微叠层的粗糙度相比600°C时要低。XRD分析：磁控溅射得到的TiAl微叠层由Ti、TiAl和Ti3Al相构成；600°C退火微叠层由TiAl和Ti3Al相构成；700°C退火后叠层物相为Ti3Al相。对TiAlN微叠层的XRD分析得到的物相都由Ti基固溶体相和TiN相构成；600°C退火时Al析出形成TiAlN相和Ti2AlN相，同时TiN相含量也逐渐减少；而双层微叠层中TiAlN相含量明显比单层的多；700°C退火后，单层微叠层中物相TiAlN相含量明显增多；双层微叠层中Ti

7、-Al-N系的物相增多，同时有少量的TiO2，产生TiO2的原因是由于试样放置于空气中时间较长造成的；800°C退火后，TiAlN相的衍射峰有向右偏移的趋势，TiAlN相含量升高。摩擦磨损结果显示：700°C退火后的TiAl微叠层、800°C退火后的单层和双层TiAlN微叠层的摩擦系数较小，耐磨性能优良；而双层TiAlN微叠层的摩擦系数均比单层的要小，耐磨性能更优越。哈尔滨工程大学硕士学位论文关键词：TiAl微叠层；TiAlN微叠层；热力学计算；物相结构；表面形貌；摩擦磨损Ti-Al(N)微叠层材料的制备与表征ABSTRACTCurrently，aerospac

8、eusedinmicro