H13模具钢表面磁控溅射CrNiTiAlN涂层的性能研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文H13模具钢表面磁控溅射CrN汀认lN涂层的性能研究作者姓名：田正磊指导教师：金杰浙江工业大学机械工程学院2012年10月㈣必DissertationSubmittedtoZhejiangUniVersi够ofRchnoIogyfortheDegreeofMasterStudyonPropertiesofCrNiTiAlNThinFilmsonH13SteelbyUnbalancedMagnetl．0nSputteringCandidate：TianZhengleiAdvisor：Ji

2、niieuCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniVersityofTechnologyOct2012浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：、习

3、正磊日期：剀肛年肛月学位论文版权使用授权书1角本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书。2．不保密·瓯(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：1丑磁玲盎，日期：锄／2年f2月1F日日期：zo心年f1月1f日浙江工业大学硕士学位

4、论文H13模具钢表面磁控溅射CrNiTiAlN涂层的性能研究摘要本文利用闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备在H13钢基体上沉积得到了CrNiTi甜N新型五元复合涂层。采用SEM、EDS、ⅪtD等一系列测试手段对涂层的形貌、成分和相结构进行了表征和分析；测试了涂层的厚度、显微硬度、韧性、结合强度、摩擦磨损等性能。主要考察了不同Ni靶电流和不同基体硬度对CrNiTi舢N涂层组织结构及各项性能的影响。研究发现：(1)Ni靶电流对CrN汀imN涂层的形貌、成分和相结构有明显影响，随Ni靶电流增大(0～5A)：涂层表面晶粒

5、细化，并出现弥撒分布的富Ni区；涂层中Ni含量上升(0～26．57at％)，Cr(43．12～31．29at％)、N(47．03～33．06at％)含量相应下降；涂层择优取向由应变能最低的(111)晶面逐步转变为应变能较高的(200)晶面。(2)CrN汀认1N涂层厚度随Ni靶电流增大波动较小，所有涂层厚度都在3．3～3．6um之间；所得涂层的显微硬度都远远高于基体，Ni靶电流为3A时涂层硬度最高，可达2585HV；涂层硬度随Ni靶电流增大，先轻微上升，而后便急剧下降；随Ni靶电流增大，涂层韧性呈现先变好后变坏

6、的趋势，Ni靶电流为3A时涂层表现出最好的韧性，Ni含量较高的两组涂层韧性好于Ni含量较低的两组涂层；Ni靶电流在O～3A的范围内对涂层的膜／基结合强度影响不大(Lc维持在60N左右)，当Ni靶电流为5A时，Lc降到了55N；高硬度基体对涂层的承载能力较强，硬基体涂层的基本力学性能明显好优于软基体涂层。(3)CrN汀imN涂层的摩擦磨损性能随Ni靶电流的增大先变好后变坏，磨损机制由粘着磨损向磨粒磨损转换，综合基本力学性能最优的涂层(Ni靶电流为3A)最耐磨。关键词：非平衡磁控溅射，crN汀iAlN，微观结构，

7、基本力学性能，摩擦磨损性能ABSTRACTSTUDY0NPROPERTIES0FCRNITIALNTHINFILMS0NH13STEELBYUNBALANCEDMAGNETRONSPUTTERINGInmispresentwork，Cr：NiTiAlNthincoatingsaredepositedontheH13steelbyclosed．filedunbalancedmagne仃onsputte^ngionplatingcoater．Themorph0109y，compositionandrnjcros劬

8、ctllrewerecharact嘶zedandanalyzedbyusingSEM，EDS，XRD；thebasicmechanicalpropertiessuchasthickness，hardness，touglmessandadhesionstrengthofthecoatingsweretested．Frictionandwearbeha讥orwereeValuatedbyHT-500五r