tial(si)n涂层的显微结构及力学性能研究

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1、遠寧辦故＊營ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｉａｏｎｉｎｇｙ损Ｉｔ等恆巧交＾ＴＨＥＳＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＳＤＥＧＲＥＥ爹纖ＴｉＡｓｉＮＫ）涂层的显微结构及力学性能研究Ｉ作者姓名：代晓爽指导教师；张峻巍副教授专业领域：材料科学与工程答辩日期：２０１５年０３月１７日分类号ＴＧ３３密级ＵＤＣ单位代码１０１４６学号１２２０８０５０００５９硕古学位论文ＴｉＡｌ（Ｓｉ）Ｎ涂层的显微结构及力学性能研究研究生姓

2、名：代晓爽指导教师：逝唆遵劃教援工作单位：迂宁科技大学指导教师宰丽巧巧员工作单位：虫畳超堂隨金屋班笠近论文提巧日期：２０１５．０３．１９答辩日期：２０１５．０３．１７学位授予日期：江宁科技大学：授予单位论文评阅人工作单位：：答辩委员会主席：才庆魁教授工作单位：沈阳大学独劍性声明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Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得迂宁科技大学或其它教育机构一的学位或证书而使用过

3、的材料，与我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。论文作者签名：期；＞０每年３月曰关于论文使用授权的说明、本人完全了解迂宁科技大学有关保留使巧学位论文的规定，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Ｗ公布论文的全部或部分内容，可＾＾｜采用影印、缩印或其他實制手段保存论文。本学位论文属于；保密□在年解密后适用本授权书。＂＂不保密□（请在Ｗ上方框内打Ｖ）论文作者签名；曰期：从作年３月之曰Ｉ－＂指导教师签名：张成秦日期；ＺＭＳ年３月心巧？Microstructu

4、reandmechanicalpropertiesoftheTiAl(Si)NcoatingsAthesisSubmittedtoUniversityofScienceandTechnologyLiaoningbyDaiXiaoshuang(MaterialsScienceandEngineering)Supervisor:Vice-Prof.ZhangJunweiAssociate:Prof.XinLiMarch192015中文摘要中文摘要金属氮化物（TiAlN）涂层具有优异的抗冲刷和耐腐蚀的性能，在钛合金防护方面显示了很好的应用前景。添加第四组元能进一步提高T

5、iAlN涂层的抗氧化性和高温热稳定性。前期研究结果显示，添加少量Si的TiAlSiN涂层的抗高温氧化性能明显优于TiAlN涂层。然而，相关机制尚不清楚。本论文对比研究了TiAlN涂层和TiAlSiN涂层的显微结构和几种重要的力学性能，目的在于揭示硬质涂层的抗氧化性能与涂层显微结构和力学性能的内在联系，弄清Si的加入提高TiAlN涂层高温抗氧化性能的原因。利用电弧离子镀技术在TC4钛合金基体上制备了四种氮化物涂层，分别为Ti0.7Al0.3N、Ti0.5Al0.5N、Ti0.5Al0.45Si0.05N和Ti0.6Al0.3Si0.1N。实验结果表明：TiAlN涂层

6、为纳米晶结构，而TiAlSiN涂层为纳米晶/非晶复合结构，纳米晶均为面心立方的B1NaCl结构。并且，Si的加入使得涂层的柱状晶粒尺寸明显降低。两种TiAlSiN涂层的硬度高于TiAlN涂层，而弹性模量却明显低于TiAlN涂层。TiAlSiN3232涂层的“Hf/Ef”和“Hf/Ef*”比率明显高于TiAlN涂层，说明Si的加入使得涂层具有更好的抵抗塑性变形和断裂的能力。在750℃时，TiAlSiN涂层抑制裂纹萌生和扩展的能力要优于TiAlN涂层。向TiAlN涂层中添加Si促进了纳米晶/非晶复合结构的形成，提升了涂层抵抗断裂的能力，因此提高了涂层的高温抗氧化性能。

7、关键词：TiAlSiN涂层；显微结构；力学性能iiABSTRACTABSTRACTMetalnitride(TiAlN)coatingsexhibitexcellentresistancetocorrosionanderosionandareapromisingcandidateforprotectionoftitaniumalloys.InordertofurtherimprovetheoxidationresistanceandthermalstabilityoftheTiAlNcoatingsathightemperature,theresearchersh

8、adtri