磁控濺射制備(Cr-,x-Al-,1-x-)N涂層及其本征、力學(xué)與高溫氧化性能研究.pdf

1、為了延長燃?xì)廨啓C(jī)葉片的使用壽命并提高其使用性能，利用閉場非平衡磁控濺射技術(shù)，通過調(diào)整鋁靶功率，在2Cr10MoVNbN不銹鋼基體上制備了不同鋁含量的(CrxAl1—x)N梯度防護(hù)涂層。利用帶能譜功能的掃描電子顯微鏡和STM對(duì)涂層進(jìn)行形貌觀察與成分分析，用XRD進(jìn)行相結(jié)構(gòu)分析。涂層厚度利用球磨法測定并觀察涂層斷面SEM圖予以佐證。由于涂層較薄，采用納米硬度壓痕法測量硬度和彈性模量，并利用顯微硬度儀對(duì)復(fù)合硬度進(jìn)行測定。涂層結(jié)合力參考DIN—

2、Fachbericht39標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行表征，同時(shí)利用pin—on—disc試驗(yàn)機(jī)對(duì)涂層的摩擦磨損性能進(jìn)行測定并觀察磨痕形貌。參考GB/T13303—91《鋼的抗氧化性能測定方法》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同工藝制備的涂層試樣進(jìn)行800℃高溫氧化試驗(yàn)，并利用KRD、EDS和SEM等設(shè)備對(duì)氧化后的涂層相結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)進(jìn)行觀察分析。 試驗(yàn)結(jié)果表明，不同工藝制備的涂層均為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，隨著涂層中鋁含量的增加，涂層表面顆粒逐漸長大并出現(xiàn)顆粒間粘結(jié)。由于厚度僅為幾

3、個(gè)微米，涂層硬度采用納米壓痕法來分析，隨鋁含量的增加，最高硬度值雖然減小，但與基體之間的過渡平緩，這使涂層與基體之間的形變協(xié)調(diào)性較好。涂層制備工藝有多種，其中E工藝制備的涂層鋁、鉻原子比為1：2.3，涂層與基體的結(jié)合力較其他制備工藝的結(jié)合力好，且具有一定的摩擦磨損性能，這可能是由于涂層的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與足量鋁的加入使涂層的塑韌性得到提高所致。涂層在800℃下的抗高溫氧化能力隨其中鋁含量的增加而得到提高。未制備涂層的基體試樣2小時(shí)氧化后就出現(xiàn)