軸承鋼表面TiN涂層與電鍍銀層摩擦磨損行為研究.pdf

1、M50NiL鋼是一種具有良好韌性及抗疲勞性能的軸承鋼，但當(dāng)作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸軸承套圈材料，在高速、重載、振動(dòng)環(huán)境中與硬度較低的保持架材料接觸時(shí)，由于其表面碳化物較小，抵御外來(lái)顆粒磨損能力低，容易產(chǎn)生“軟磨硬”的異常磨損現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了使用壽命，而TiN涂層作為硬質(zhì)涂層代表，硬度遠(yuǎn)高于M50NiL鋼表面硬度，能夠有效保護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中引導(dǎo)面的磨損。因此本文主要研究較低溫度下多弧離子鍍技術(shù)制備TiN涂層的沉積工藝，并模擬實(shí)際接觸條件，利用球盤(pán)摩

2、擦試驗(yàn)機(jī)及沖擊-滑動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)開(kāi)展摩擦磨損試驗(yàn)，探討TiN涂層對(duì)基體材料的防護(hù)能力。
　　傳統(tǒng)TiN涂層沉積溫度在500℃左右，該溫度會(huì)對(duì)軸承鋼組織及尺寸產(chǎn)生影響，因此本文將沉積溫度控制在300℃以下，進(jìn)行TiN涂層的制備，分析認(rèn)為弧流對(duì)涂層硬度影響最大；較高氣壓有助于減小涂層表面顆粒數(shù)目，但硬度及結(jié)合力降低；偏壓對(duì)膜層表面顆粒沒(méi)有較大影響，但在一定范圍內(nèi)有利于提高離子轟擊能量，增大涂層硬度及結(jié)合力。經(jīng)過(guò)優(yōu)化最終獲得了表面顆粒尺寸小、

3、硬度高、膜基結(jié)合力強(qiáng)的TiN涂層；對(duì)TiN涂層耐磨性進(jìn)行了探討，結(jié)果表明：較低載荷下，涂層沒(méi)有明顯磨損，表現(xiàn)出良好的耐磨性；較高載荷下，涂層主要以層狀剝落形式失效，磨損機(jī)制主要有粘著磨損、磨粒磨損，可能存在氧化磨損。
　　研究了TiN-Ag球盤(pán)摩擦磨損行為，表現(xiàn)為：無(wú)潤(rùn)滑時(shí)，低速低載荷下摩擦系數(shù)較低，隨載荷及轉(zhuǎn)速升高，銀層發(fā)生嚴(yán)重塑性變形，接觸面積動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)，且由于摩擦副間未形成轉(zhuǎn)移膜，摩擦系數(shù)升高，但TiN涂層未發(fā)生明顯磨損現(xiàn)象，

4、與基體相比表現(xiàn)出良好耐磨防護(hù)作用；油潤(rùn)滑條件下，摩擦系數(shù)最低達(dá)到0.1，鍍銀層磨痕較淺，TiN涂層沒(méi)有擦傷痕跡，表現(xiàn)出良好的減摩耐磨性。
　　在沖擊滑動(dòng)接觸模式下分析了M50NiL、M50、TiN與Ag三種摩擦副的摩擦磨損行為。相同條件下滲碳M50NiL材料磨損量遠(yuǎn)大于M50，認(rèn)為主要是材料組織中碳化物的分布及顆粒尺寸造成的，而TiN涂層基本沒(méi)有磨損，對(duì)基體起到良好防護(hù)作用；隨接觸應(yīng)力增加至43.5MPa，TiN涂層局部發(fā)生剝落，