(TiAlZrNb)N多組元硬質(zhì)膜的沉積工藝及性能研究.pdf

1、基于TiAlZrN硬質(zhì)反應(yīng)膜，在此基礎(chǔ)上添加Nb元素，通過改變沉積工工藝參數(shù)及氮氣分壓，獲得添加Nb元素對(TiAlZrNb)N硬質(zhì)反應(yīng)膜的作用。
　　本試驗采用多弧離子鍍技術(shù)，選用Ti-18Al-11Zr(at％)合金靶和Ti-25Nb(at％)合金靶，通過改變兩個合金靶電流、負偏壓及氮氣分壓等試驗參數(shù)在高速鋼(W18Cr4V)基體上制備出兩種膜層成分含量不同的(TiAlZrNb)N硬質(zhì)反應(yīng)梯度膜。分別對這兩種膜層進行檢測，利用

2、掃描電鏡(SEM)檢測和表征膜層表面形貌與成分，斷面形貌與成分以及利用X射線衍射(XRD)表征膜層相結(jié)構(gòu);利用顯微硬度計測量膜層硬度;通過膜層附著力劃痕儀檢測膜基附著力;而膜層抗熱震性能是在700℃條件下，利用SG2-5-12馬弗爐進行測試，研究了兩種成分不同的膜層在同載荷、同頻率及在室溫條件下的膜層的耐磨損性能，對磨損后的膜層表面形貌利用金相顯微鏡進行觀察。
　　研究表明:兩組膜層成分不同的膜層表面均勻，致密，與其他氮化物硬質(zhì)膜

3、相比，膜層表面液滴數(shù)量明顯的減少且液滴尺寸也比較小。兩種成分下的膜層斷面N含量由基體到膜層表面逐漸增加，證明了在此試驗工藝下制備的多組元膜為N梯度反應(yīng)膜。膜層斷面組織形貌為均勻的柱狀晶，兩種膜層厚度分別在1.4～1.8μm和1.1～1.5μm之間，且膜層厚度都隨偏壓的增加而略有減小。XRD分析表明，兩種膜層均具有B1-NaCl型的面心立方結(jié)構(gòu)，擇優(yōu)取向均為(111)面。
　　力學(xué)性能方面:在偏壓150V時，兩種膜層硬度最高分別可達

4、到3200HV和3400HV且兩種膜的膜基附著力在各偏壓下都大于200N。
　　膜層抗熱震性表明，兩種成分的不同梯度膜中Al和Nb含量較多的膜層抗熱震效果更好。兩種膜層失效的最終模式都是因膜層表面產(chǎn)生微小裂紋，而后經(jīng)過裂紋擴展，變大最終導(dǎo)致膜層失效。
　　摩擦磨損性能檢測分析表明，兩組膜層均在偏壓為150V時，摩擦曲線摩擦系數(shù)有最小值，且摩擦系數(shù)曲線趨于平穩(wěn)。在相同偏壓下，隨著摩擦旋轉(zhuǎn)半徑增大，膜層的摩擦系數(shù)升高，并且膜層的