modtc润滑条件下氮化物涂层的摩擦磨损行为研究

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1、分类号密级中国地质大学（北京）硬士学位论文MoDTC润滑条件下氮化物涂层的摩擦磨损行为研究学号：2002120014研£生：石佳佳专业：材料科学与工程研究方向：材料加工工程指导教师：付志强教授2015年5月声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国地质大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:日期：抓、f)�丨关于论文使用授权的说明本人完全了解中国地质大学有关保留

2、、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。口保密（年）（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名:以々乂，日期：讀/分类号密级中国地质大学（北京）硕士学位论文MoDTC润滑条件下氮化物涂层的摩擦磨损行为研究学号：2002120014研究生：石佳佳专业：材料科学与工程研究方向：材料加工工程指导教师：付志强教授2015年5月ADissertationSubmittedtoChinaUniversityofGeosciencesforMasterDegreeStudyontribol

3、ogicalbehaviorsofnitridedcoatingsunderMoDTClubricationMasterCandidate:ShiJia-jiaMajor:MaterialScienceandEngineeringStudyOrientation:MaterialsProcessingEngineeringDissertationSupervisor:Prof.FuZhiqiangChinaUniversityofGeosciences(Beijing)May,2015摘要本文采用真空阴极电弧离子镀膜设备在316L不锈钢表面沉积了TiN、TiAlN和AlTiN三种氮化物硬质涂层

4、，利用MS-T3000球-盘摩擦磨损试验机测试了三种氮化物硬质涂层在不同MoDTC浓度润滑条件下的摩擦磨损性能，用三维白光形貌仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析了涂层磨损表面的形貌、成分及元素结合态，并探讨了三种涂层在MoDTC润滑条件下的减摩抗磨机理。结果表明：（1）制备的TiN涂层由面心立方结构的TiN相组成，硬度和表面粗糙度分别为2393±42HV和19.1nm。TiAlN涂层由面心立方结构的(Ti,Al)N相组成，硬度和表面粗糙度分别为2480±169HV和27nm。AlTiN涂层由面心立方结构的(Al,Ti)N相和六方结构的AlN相组成，硬度和表面粗糙度分别为3096±112H

5、V和12nm。（2）TiN涂层的磨损率随着MoDTC浓度的增加呈现先减小后增大的趋势，当MoDTC浓度为1.5%时，TiN涂层的磨损率降到最低，且摩擦性能也最好，摩擦最早达到稳定摩擦阶段，且稳定阶段的平均摩擦系数最低，而其他四种MoDTC浓度下摩擦系数的变化并不是很明显。随着MoDTC浓度的增加，TiAlN涂层的摩擦系数和磨损率都显著降低，都呈现先减小，然后保持在一定的水平波动的变化趋势。在MoDTC浓度为1.0%-2.0%时，表现出更好的摩擦磨损性能。AlTiN涂层的磨损率随着MoDTC浓度的增加呈现先减小后增大的趋势，当MoDTC浓度为1%时，AlTiN涂层的磨损率降到最低；AlTiN的摩

6、擦系数随着随着MoDTC添加剂的加入先减小，然后基本保持不变，在0.086-0.088之间波动。（3）MoDTC润滑条件下，氮化物涂层和MoDTC发生交互作用，在磨损表面生成了摩擦反应膜，主要由具有减摩作用的TiOx和MoS2以及起到了良好的抗耐磨作用FeSx,Al2O3和MoO3组成，从而提高了三种氮化物的摩擦磨损性能。随着MoDTC的加入，TiN涂层的主要磨损机制由犁沟转变为剥落坑和塑性变形；TiAlN涂层的主要磨损机制磨损机制由剥落坑和犁沟转变为剥落坑、犁沟和塑性变形。AlTiN涂层的主要磨损机制磨损机制由剥落坑、犁沟和塑性变形转变为剥落坑和磨粒磨损。关键词：阴极电弧离子镀，氮化物硬质涂

7、层，边界润滑，摩擦磨损，MoDTCiAbstractWiththepurposeofimprovingthetribologicalpropertiesofnitridecoatingsinthepracticalapplication,threeseriesofnitridecoatingswerepreparedusingvacuumcathodicarcionplatingequipment