反應等離子噴涂納米TiN涂層的研究.pdf

1、納米涂層材料已成為表面工程研究領域的一個重要分支,而反應生成納米涂層材料由于具有更為優(yōu)異的性能,成為近年來的研究熱點.自行研制了氣體隧道反應等離子噴槍,并用于反應等離子噴涂,通過噴涂Ti粉實現Ti-N<,2>反應制備出了納米TiN涂層.本文主要研究了反應等離子噴涂TiN涂層的工藝參數,涂層的力學與摩擦磨損性能,討論了納米TiN涂層形成的機理.利用XRD、SEM、TEM及HRTEM等分析手段研究分析了涂層的結構、微觀組織,以及涂層內的晶體

2、缺陷.研究發(fā)現,在本試驗條件下,當P≈28-40kW,N<,2>/Ar=1:1至3:1,反應室N<,2>氣流量為20L/min,槍距為20-30mm時,沉積速率最高,約為57.2μm/s,涂層的橫截面顯微硬度最高可達Hv<,100>=2027.9.試驗結果表明,反應等離子噴涂TiN涂層主要由TiN相以及極少量Ti的氧化物組成.TiN涂層呈波浪狀多層組織,涂層組織致密,層間結合情況良好.TEM分析表明,涂層由直徑50~70nm之間的納米晶

3、構成;高分辨觀察說明,TiN涂層中的納米微晶是被非晶包圍著的,納米晶之間為小角度晶界.涂層中存在擴展位錯、位錯塞積列、(孿)晶界等晶體缺陷.TiN涂層具有明顯的硬度壓痕尺寸效應,利用顯微壓痕技術計算出反應噴涂TiN涂層的斷裂韌性值為K<,lc>=4.51MPa·m<'2>,明顯高于熱噴涂Al<,2>0<,3>及Zr0<,2>涂層.在無潤滑條件下,反應等離子噴涂TiN涂層的耐磨性明顯高于淬火M2鋼,在高載荷下,其耐磨性是M2鋼的2.5倍;