物理氣相沉積TiN復(fù)合涂層的制備和高溫性能研究.pdf

1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文物理氣相沉積TiN復(fù)合涂層的制備和高溫性能研究姓名：胡樹兵申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：材料加工指導(dǎo)教師：李志章2000.5.1墊矍—』些絲墅墅些于過渡層的存在提高了硬化層深度，延長了裂紋擴(kuò)展路徑。劃痕法試驗(yàn)研究表明影響涂層臨界載荷Lc因素有基體硬度、粗糙度、涂層厚度及基體材料等。比較不同涂層間的結(jié)合力，應(yīng)保持這些因素相同。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TiN復(fù)合涂層滑動磨損耐磨性以CoWTiN復(fù)層為最佳，其次以Ni—WTiN復(fù)層、離子氮化Ti

2、N復(fù)層和NiPTiN復(fù)層順序下降，但都比TiN單層更耐磨。復(fù)合涂層的滑動磨損機(jī)理：以磨粒磨損為主，并有少量的疲勞剝落。首次提出了過渡層Ni—w和CoW的微觀磨損機(jī)理模型。對TiN單層及復(fù)層的滑動磨損率與載荷的關(guān)系研究表明：從490N提高到980N時(shí)，涂層磨損加劇，而從980N到1470N時(shí)，磨損率反而降低；機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)980N以前，是以磨粒磨損為主，而1470N時(shí)轉(zhuǎn)以氧化磨損為主。首次研究了TiN復(fù)合涂層的高溫氧化特性，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：化學(xué)鍍

3、Ni—P層具有優(yōu)異的抗氧化性，機(jī)理研究表明，Ni—P層在高溫保持時(shí)，其外層生成了完整致密的的NiO膜，阻礙了氧向涂層內(nèi)擴(kuò)散，同時(shí)與基體靠近的一側(cè)一層近似純Ni層阻礙了基體中Fe、Cr、w等元素向涂層里擴(kuò)散。在四種復(fù)合涂層中NiPTiN復(fù)層具有最低的氧化速率，NiWTiN復(fù)層也有很低的氧化速率，這兩種復(fù)層能在600～700。C高溫下勝任工作。首次研究了TiN復(fù)合涂層在500～7000C間的高溫滑動磨損特性。發(fā)現(xiàn)NiWTiN復(fù)層、CoWTi

4、N復(fù)層、以及離子氮化TiN復(fù)層的高溫耐磨性優(yōu)于TiN單層及過渡層。對過渡層磨損中的組織結(jié)構(gòu)研究表明，Niw和CoW層繼續(xù)析出中間相強(qiáng)化、硬度進(jìn)一步提高，給予了頂層TiN有力的支撐。而Ni—PTiN復(fù)層的耐磨性反而稍低于TiN單層，就在于Ni，P顆粒發(fā)生了明顯的粗化，降低了過渡層支撐作用。復(fù)合涂層的高溫磨損機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)：5000C時(shí)以磨粒磨損為主，粘著轉(zhuǎn)移層磨損為輔；600～7000C時(shí)，粘著轉(zhuǎn)移層磨損逐漸轉(zhuǎn)為主導(dǎo)磨損機(jī)制。首次采用一次擺