超音速激光沉积Cu-Al2O3-石墨复合涂层微观结构及耐磨损性能

目的 研究不同石墨含量对超音速激光沉积Cu-Al2O3-石墨复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能的影响。方法 利用扫描电子显微镜、能量色谱仪、维氏硬度计、激光共聚焦扫描显微系统、X射线衍射仪、摩擦磨损测试对复合涂层的微观组织、显微硬度、耐磨损性能及磨损机制进行分析。结果 随着原始粉末中镀铜石墨质量占比的增加,Cu-Al2O3-石墨复合涂层的沉积效率逐渐降低。基于Al2O3颗粒的原位喷丸效应及激光辐照的加热软化效应,复合涂层具有致密的微观组织,且复合涂层与基体界面结合良好。单一添加Al2O3颗粒可以将Cu涂层的硬度从108.19HV0.2提高至121.82HV0.2。随着石墨含量的增大,涂层的显微硬度逐渐降低,镀铜石墨在原始粉末中的质量分数从5%增至15%,Cu-Al2O3-石墨复合涂层的硬度从116.09HV0.2降至94.17HV0.2。添加石墨能够在复合涂层表面形成固体润滑层,降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能。CuAlGr10复合涂层具有最优的耐磨损性能,磨损率为0.7×10⁻⁴ mm³/(N.m)。此外,由于激光辐照促进了复合涂层内部颗粒间的界面结合,均匀分散在石墨润滑相中的Al2O3颗粒作为负载支撑和耐磨相,可进一步降低复合涂层的磨损率。结论 Cu-Al2O3-石墨复合涂层优异的耐磨性能是润滑相石墨颗粒和硬质增强相Al2O3颗粒共同作用的结果,石墨的添加能够降低复合涂层的摩擦因数,提升涂层的耐磨损性能,但过量的石墨颗粒会对涂层产生割裂作用,导致增强相Al2O3颗粒脱离涂层,从而加剧涂层的磨损。     

等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 涂层的制备及摩擦性能研究

目的制备等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3高温固体润滑耐磨涂层,并研究该涂层的摩擦性能和磨损机理。方法采用喷雾造粒、化工冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3复合粉体,用等离子喷涂技术在45#钢表面制备NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层。用SEM和XRD等手段分析粉体和涂层的显微结构和物相组成,研究涂层从室温到800℃的摩擦磨损性能,探讨NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层在室温和高温下的磨损机理。结果 Al2O3颗粒表面均匀包覆着一层致密的NiCoCrAlY合金,包覆层厚度大约为3~5μm;等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层呈典型的层状结构,涂层各层间结合良好,涂层中孔隙率约为2.84%,主晶相为Ni Cr Al合金相和Al2O3相。涂层的摩擦系数随温度的升高逐渐降低,在室温下约为0.64,800℃时在0.4以下。高温下,金属氧化物的形成是摩擦系数降低的主要原因。涂层的磨损率随温度的升高先升高后降低。涂层在低温下为脆性断裂和磨粒磨损,高温下为氧化磨损、磨粒磨损、塑性变形和金属氧化物的转移。结论等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层是一种性能优良的高温固体润滑耐磨涂层。     

等离子喷涂NiAl-MoO3/BaO复合涂层的高温摩擦学性能及润滑机理研究

目的 根据氧化物润滑离子势和阳离子极化率判据,研究MoO3/BaO复合对等离子喷涂NiAl基复合涂层的高温摩擦学性能影响,并阐明复合涂层的高温润滑机理。方法 采用等离子喷涂技术(APS)制备MoO3/BaO(1∶1)质量分数分别为20%、30%、40%的复合涂层。采用显微硬度计、万能材料试验机、摩擦磨损试验机等测试复合涂层的硬度、结合强度、摩擦学性能。通过扫描电镜(SEM/EDS)、X射线衍 射仪(XRD)、激光拉曼散射仪(Raman)和透射电子显微镜(TEM)分析涂层的微观组织结构、磨损表面形貌、物相结构等。结果 选用互作用参数较低和离子势差较大的MoO3/BaO作为复配润滑剂制备的NiAl-MoO3/BaO复合涂层有效改善了NiAl涂层的高温摩擦学性能,特别是NiAl-30% MoO3/BaO(1∶1)的复合涂层在800 ℃具有较低的摩擦系数(0.15)和磨损率(9.31×10^–5mm³/(N.m))。结论 复合涂层在600 ℃以上具有良好的减摩性能,高温促进了磨损表面形成新的三元高温润滑相BaMoO4、NiMoO4,并与MoO3 和NiO起到协同润滑作用,显著提升了复合涂层的高温摩擦磨损性能,同时摩擦对偶表面形成的复合氧化物润滑转移膜,降低了涂层的磨损率。     

La2O3改性Ti/MoS2镍基复合涂层微观组织和 摩擦学性能研究

目的 为提升Ni60A+Ti/MoS2复合涂层的力学性能和摩擦学性能。方法 利用激光熔覆技术在HT270灰铸铁表面制备了La2O3改性镍基自润滑复合涂层,通过硬度测试、摩擦磨损实验、XRD测试分析和扫描电镜分析,对比分析了La2O3添加量对复合涂层的微观组织、相组成、显微硬度和室温及200 ℃条件下摩擦学性能的影响。结果 La2O3改性后的涂层主要由CrNiFeC、NiTi、(Fe,Cr)7C3、Cr7C3、TiC、Ti2CS、MoS2相和La2O3组成。添加La2O3后可以明显细化晶粒,使组织更加均匀致密,提高了熔覆层显微硬度及耐磨性。当La2O3的添加量为1.0%时,涂层的硬度值最高达776HV0.2。La2O3改性后,涂层的摩擦学性能也得到了优化。室温时,1.0%La2O3涂层的磨损失重仅为1.8 mg,摩擦系数为0.48,与未添加La2O3的涂层相比,磨损失重降低了47.1%,摩擦系数也明显降低;200 ℃高温磨损时,1.0%La2O3涂层的磨损失重降低了41.3%,摩擦系数降低到0.50。结论 La2O3的加入可以有效提高涂层的减摩性和耐磨性等摩擦学性能,同时还能优化涂层的组织结构和硬度等力学性能。采用激光熔覆技术制备的La2O3改性镍基涂层,力学性能和摩擦学性能得到有效提高。     

等离子喷涂含Al_2O_3-TiO_2颗粒的Fe基非晶合金涂层的性能(英文)

采用大气等离子喷涂技术成功在Fe普碳钢基材上制备了含有不同质量分数Al2O3-13%Ti O2颗粒的Fe基非晶复合涂层,其中Fe基非晶相成分为Fe71Cr5B4Si4Ni3Mo3W10(wt%),并对涂层的微观结构、显微硬度和耐蚀性能进行了研究。在Fe基非晶相与Al2O3-13%Ti O2陶瓷相界面观察到Fe、Ti、W、Al和O元素的互扩散现象,这种微区冶金结合减少了由于第二相的加入导致的涂层孔隙并增加了相间的结合强度。当加入的Al2O3-13%Ti O2质量分数≥16 wt%时,涂层的显微硬度升高≥20%;复合非晶涂层在10 wt%Na OH溶液中的耐腐蚀性能高于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

超音速等离子喷涂工艺对纳米Al_2O_3-13%TiO_2涂层的影响

采用四因素三水平正交试验,通过显微硬度和孔隙率两项指标的评估,对超音速等离子喷涂电流、电压、Ar气流量和喷涂距离4个工艺参数进行了优化设计。结果表明,4个因素对纳米Al2O3-13%TiO2涂层综合性能的影响主次顺序是:喷涂电压、Ar气流量、喷涂距离、喷涂电流,并最终确定了最优的喷涂参数。利用XRD、SEM等手段分析了纳米Al2O3-13%TiO2复合粉末和涂层的相结构和微观结构,采用显微硬度计和图像处理方法测定了涂层的显微硬度和孔隙率。最优工艺参数制备的涂层显微硬度值1208 HV,孔隙率为2.26%,拉伸法测定其结合强度为48 MPa。     

等离子喷涂Al2O3-13wt%TiO2纳米涂层的组织性能

基于涂层部分熔化(PM)区比例,孔隙率和结合强度,通过系列实验得到最佳喷涂工艺参数。利用XRD衍射仪,扫描电镜和透射电镜研究等离子喷涂纳米结构Al2O3-13wt%/TiO2(AT13)复合涂层的微观结构;对涂层的显微硬度和断裂韧性进行了Weibull统计,通过磨损实验建立了磨损图。研究表明,涂层存在全熔化(FM)区和PM区,关键等离子喷涂参数(CPSP)的增大促进PM区比例的减小及涂层结合强度的增大。喷涂过程中物相发生了反应,涂层中FM和PM区分别由完全和部分熔化的粒子形成。PM区存在纳米尺寸的晶体和非晶态物质,粒子间发生液相烧结。Weibull统计表明涂层显微硬度和断裂韧性的统计分布存在对应于组织的双态分布。PM区的平均显微硬度低于FM区的,而其显微硬度的分散性更大;PM区的平均断裂韧性及其分散性大于FM区。     

等离子喷涂Al2O3涂层与高硬配副的摩擦学性能研究

目的 研究大气等离子喷涂Al2O3涂层在高硬配副下的摩擦磨损行为.方法 通过大气等离子喷涂(APS)制备了厚度约为380μm的Al2O3涂层,利用纳米压痕仪测量了Al2O3涂层和两种摩擦副的硬度和弹性模量.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对喷涂粉末、涂层以及磨痕的相结构和形貌进行了表征分析,通过X射线能量色散谱仪(EDS)分析了涂层磨痕中对偶元素的转移.另外,还通过CSM摩擦机系统地研究了该涂层的摩擦磨损行为.借助X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨痕中的化学组成.结果 制备的Al2O3涂层主要以γ-Al2O3相为主,且存在一定孔隙,并出现层状结构.在摩擦实验中发现,在同一摩擦副下,Al2O3涂层的摩擦系数随着载荷的增加而逐渐降低,磨损率随之增大.由于摩擦配副力学性能的差异,使Al2O3涂层表现出不同的摩擦磨损行为.以Si3N4为摩擦副时,Al2O3涂层的摩擦系数较小,但磨损率大,磨损机制主要是磨粒磨损和粘着磨损.在摩擦过程中,Si3N4对偶副会与空气中的水反应,生成少量具有润滑效果的Si(OH)4胶体.以WC为摩擦副时,Al2O3涂层的摩擦系数大,但磨损率低,磨损机制主要是粘着磨损和磨粒磨损,并伴有疲劳磨损.在摩擦过程中,由于产生了摩擦热,Al2O3涂层磨痕表面的γ-Al2O3相转变为 α-Al2O3相,摩擦配副的硬度和弹性模量越大,摩擦系数越高,γ-Al2O3相的转变也越多.结论 因高硬度的Si3N4和WC对偶球拥有不同的力学性能,对大气等离子喷涂制备的Al2O3涂层的摩擦磨损机理有显著的影响,并且在摩擦过程中,涂层磨痕内的γ-Al2O3相会向α-Al2O3相转变.     

B4 C 含量对等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 -B4 C复合涂层力学性能的影响

目的提高等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的摩擦性能。方法采用离心喷雾造粒、化学冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3和NiCoCrAlY/B4C复合粉体,通过等离子喷涂技术制备NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层。对涂层的显微结构、结合强度和显微硬度进行表征,研究B4C含量对等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层力学性能的影响。结果 Al2O3和B4C颗粒包覆了致密的NiCoCrAlY合金层,包覆层厚约3~5μm。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层结构致密,各层间结合良好。随着B4C含量的增加,复合涂层的显微硬度逐渐增大,结合强度逐渐降低,当B4C质量分数达到30%时,涂层的显微硬度比未添加B4C时提高了1.4倍,结合强度比未添加B4C时降低了26%。涂层在拉伸试验中发生了典型的脆性断裂,断裂位置发生在涂层内部。结论向等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层中添加B4C,可显著提高涂层的显微硬度,但会使涂层的结合强度有一定程度降低。     

铝合金表面Al2O3-Ni涂层的制备及耐磨性研究

目的研究Al2O3含量对Al2O3-Ni复合涂层摩擦磨损性能的影响。方法采用大气等离子喷涂技术,在6082-T6铝合金基体表面分别制备Al2O3含量为30%、50%和70%的30%Al2O3-70%Ni、50%Al2O3-50%Ni、70%Al2O3-30%Ni复合涂层。对三种涂层的显微硬度和摩擦磨损性能进行对比研究,并分析原始粉末和涂层的相组成、涂层组织结构、磨损形貌和磨损机制。结果原始粉末中的部分α-Al2O3相在急冷条件下转变成γ-Al2O3新相,涂层中各衍射峰出现明显的宽化现象,有Al2O3非晶相生成。三种试样均由基体、打底层、涂层组成,基体与打底层之间有明显的分界面,打底层因与涂层化学成分相似使分界面不明显,层与层之间结合良好。涂层的显微硬度明显高于基体,约为基体硬度的4~5倍,且其随着Al2O3含量的增加而增加。在试验条件下,涂层的摩擦系数、磨痕宽度、磨损率均随着Al2O3含量的增加而减小,相较于30%Al2O3-70%Ni涂层,70%Al2O3-30%Ni涂层的摩擦系数降低了13%,磨损率降低了66.7%。30%Al2O3-70%Ni涂层磨损最严重,磨痕表面剥落明显,而50%Al2O3-50%Ni涂层与70%Al2O3-30%Ni涂层磨损后,磨痕表面产生大量即将剥落的"橘皮状"氧化物,磨损机制均为氧化磨损与粘着磨损的混合。结论 Al2O3-Ni复合涂层中增加Al2O3含量可以提高复合涂层的耐磨性。     

Mechanical and tribological performance of Al2O3-TiO2 coatings elaborated by flame and plasma spraying

Mechanical properties and wear rates of Al₂O₃-13 wt.% TiO₂ (AT-13) and Al₂O₃-43 wt.% TiO₂ (AT-43) coatings obtained by flame and atmospheric plasma spraying were studied. The feed stock was either ceramic cords or powders. Results show that the wear resistance of AT-13 coatings is higher than that of AT-43 and it seems that the effect of hardness on wear resistance is more important than that of toughness. Additionally, it was established that, according to conditions used to elaborate coatings and the sliding tribological test chosen, spray processes do not seem to have an important effect on the wear resistance of these coatings.     

V-Al-C-N宽温域涂层的制备及其摩擦学行为

目的 设计制备用于高速切削难加工材料的长寿命刀具涂层.方法 采用三靶磁控共溅射技术,通过改变石墨靶材的溅射功率,调控不同润滑相的配比,制备具有不同C含量的V-Al-C-N纳米复合涂层.利用纳米压痕仪和高温摩擦试验机,对涂层的力学性能和摩擦学性能进行检测.采用透射电镜和扫描电镜观察涂层的显微结构和摩擦磨损表面形貌,并分析...     

Wear and corrosion behavior of CrCN/CrN coatings deposited by cathodic arc evaporation on nitrided 42CrMo4 steel substrates

In the paper, the results of wear and corrosion tests of the CrCN/CrN multilayer coatings, formed by cathodic arc evaporation on 42CrMo4 (AISI 4140) steel substrates are presented. The substrates were subjected to thermo-chemical treatment–nitriding with various nitriding potential. The results of nitriding were determined by XRD and the hardness profile in the samples cross-section. The morphology of thin coatings was examined with SEM. A Vickers FV-700 and Fisherscope HM2000 hardness testers enabled to investigate hardness of steel substrates and CrCN/CrN coatings respectively. A pin-on-disc wear tests were used to determine the hardness and tribological parameters of the coatings: the coefficient of the friction and wear rate. The scratch test and Rockwell test were applied to assess the adhesion of the coatings to the substrates. The corrosion properties of coating–steel substrate systems were investigated using potentiodynamic polarisation tests. Corrosion potential, corrosion current density and polarization resistance were determined. It was found that that the nitriding of steel substrates improves properties of the coating–substrate system. The nitriding 42CrMo4 steel substrate with low nitriding potential enable to obtain substrates without surface “white layer” what favours good adhesion of the coating to the substrate. The CrCN/CrN multilayer coating–steel substrate systems show good mechanical and tribological properties and corrosion resistance.     

碳含量对中频磁控溅射沉积MoCN涂层微观结构及摩擦学性能的影响

目的 为了大幅提高机械零部件表面的硬度和耐磨性能,探究制备具有低摩擦因数、高硬度和良好耐磨性的MoCN涂层。方法 采用中频磁控溅射技术在不锈钢基板和硅片上,通过控制C₂H₂气体(纯度99.99%,0、3、6、9 mL/min)的量来制备具有不同含碳量的MoCN纳米复合涂层。通过X射线衍射仪和拉曼光谱仪分析涂层主要的物相结构,采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征涂层的表面和断面形貌。采用连续刚度法,利用纳米压痕仪测试涂层的纳米硬度和弹性模量。利用自动划痕试验机和光学显微镜(OM)评估涂层与基体之间的黏附强度。最后利用多功能摩擦磨损试验机进行磨损试验,通过SEM对试验后的涂层进行磨损形貌分析,并对涂层的摩擦学性能进行评价。结果 涂层微观组织和力学性能表征结果表明,MoCN涂层由MoN相和非晶态碳相组成。随着涂层中碳含量的增加,涂层与基体之间的结合力和涂层表面的粗糙度都呈现逐渐减小的趋势,其涂层的划痕失效临界载荷和表面粗糙度的最小值分别为6.90 N和6.80 nm,但是涂层的纳米硬度从7.36 GPa增至10.23 GPa。摩...     

Preparation and characterization of plasma sprayed Ni3Al-hBN composite coating

Ni₃Al-hBN composite powders were manufactured by spray drying technology, and then plasma sprayed to form the coatings. The influence of hBN addition amount on the flowability and apparent density of the composite powders, as well as the mechanical and tribological properties of the as-sprayed coatings was evaluated. The results indicate that the spherical powders with uniformly distributed compositions are successfully manufactured by spray drying technology. Both the flowability and apparent density of the Ni₃Al-hBN powders, as well as the bond strength and hardness of the composite coatings decrease with the increase of hBN content. Addition of hBN less than 10 wt.% reduces the friction coefficient and brittle fracture of the coatings, which is beneficial to improve the tribological properties of the Ni₃Al-hBN composite coatings. However, high hBN addition, damaging the bond in the coating, will deteriorate the wear resistance of the coating. The Ni₃Al-hBN composite coating containing 10%hBN shows the optimum properties combining strength and hardness with tribological properties.     

POSS改性丙烯酸涂层的耐刮擦及紫外防护性能

丙烯酸树脂基涂层具有良好的耐候性,但其力学性能较差,耐刮擦及摩擦磨损性能不足等缺点易导致其使用寿命降低。为改善其耐刮擦及摩擦磨损性能,进一步提高其耐候性和延长使用寿命,采用溶胶凝胶法合成了八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OvPOSS),进一步将其与丙烯酸树脂(PMB)原位复合改性制备了不同OvPOSS添加量的有机无机杂化树脂。利用光镜、接触角测量仪、显微硬度仪等表征了OvPOSS改性树脂制备的涂层在紫外辐照前后的表面形貌、接触角、硬度等;采用纳米划痕仪和摩擦试验机研究了涂层改性前后的耐刮擦和摩擦磨损性能。结果表明：当添加OvPOSS质量分数为10%时,改性涂层的各方面性能最佳。与未改性的丙烯酸涂层相比,OvPOSS的加入显著改善了OvPOSS/PMB复合涂层的硬度,抗紫外线性,耐刮擦和摩擦磨损等性能。     

不同纳米WS2含量Ni-P-Ti N-WS_(2)复合化学镀层的制备及其摩擦学性能EI北大核心CSCD

Ni-P-TiN化学复合镀层具有比Ni-P镀层更高的硬度和耐磨性,但其表面粗糙度大,与对偶件之间的摩擦因数高,应用潜力受到限制。通过在化学镀液中添加不同用量的纳米WS_(2)颗粒和固定用量的TiN颗粒,在低碳钢表面制备Ni-P-TiN-WS_(2)复合镀层。采用X射线能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对镀层的化学成分(质量分数)、表面形貌及微观结构进行表征,并利用球盘式摩擦磨损试验机测试复合镀层的摩擦磨损性能。结果表明:纳米WS_(2)颗粒与纳米TiN颗粒的共沉积可使镀层表面更加致密、平整。随着镀液中纳米WS_(2)用量的增加,复合镀层的硬度先减小后增大,与氮化硅陶瓷球的摩擦因数则先升后降,磨损率显著下降,耐磨性增强。镀液中纳米WS_(2)粉末的用量为2.5 g/L时复合镀层的摩擦学性能最佳。纳米WS_(2)颗粒的加入及用量优化可显著改善复合镀层的综合性能,可为发展高耐磨低摩擦因数的先进涂层提供借鉴。     

VN基硬质耐磨涂层的制备及其性能

目的在N2及其与C2H2混合气氛下,制备VN基硬质耐磨涂层,研究VN基涂层的结构及力学、耐磨、抗腐蚀性能,为工业化应用积累科学数据。方法采用阳极层离子源辅助阴极电弧离子镀系统,在高速钢衬底上制备VN、VCN和VCN/VN多层涂层,系统研究多层涂层调制周期厚度变化对涂层晶体结构、表面形貌、硬度、耐磨性及耐腐蚀性能的影响。结果 C原子的加入和VCN/VN多层涂层调制周期的变化对VCN/VN涂层的晶体结构、表面形貌、硬度、摩擦系数及耐腐蚀性能均有明显影响。随着VCN/VN涂层调制周期的增加,VN(200)衍射峰逐渐减弱并宽化,VN (111)衍射峰消失,涂层表面金属熔滴大颗粒数量减少,小颗粒数量明显增加。VN涂层硬度为1890HV,VCN涂层硬度为2290HV,VN/VCN多层涂层硬度为2350HV左右。对磨材料为氧化铝时,VN涂层的摩擦系数为0.74左右,VCN涂层和VCN/VN涂层的摩擦系数明显降低,在0.60左右,磨损机理由以磨削磨损为主(VN涂层)逐渐转化为粘着磨损为主(S5),磨削磨损起次要作用。随着C原子的加入和VCN/VN多层涂层调制周期的变化,涂层耐腐蚀性能明显增强,自腐蚀电位由VN的-0.26 V增大到VCN的-0.14 V,自腐蚀电流密度由1.63′10^-5 A/cm^2降低到2.7′10(-6) A/cm^2。结论采用阳极层离子源辅助电弧离子镀技术可制备VN基硬质耐磨涂层,C元素的加入可有效提高VN涂层的硬度,降低VN涂层的摩擦系数,增强VN涂层的耐腐蚀性能。VCN/VN多层涂层通过周期厚度的调制可以有效提高VN基涂层的硬度、耐磨及耐腐蚀性能。     

Ti-Al-N 涂层的组织结构与摩擦学性能

目的采用多元等离子体注入与沉积(MPIIID)技术制备Ti-Al-N涂层,系统研究涂层的微观组织结构、力学性能与摩擦学特性。方法借助XRD,XPS,SEM和TEM等,观察分析Ti-Al-N涂层的微观组织结构与物相组成,采用纳米压入试验仪、布氏硬度试验仪、摩擦磨损试验仪和激光共聚焦显微镜等测试分析Ti-Al-N涂层的力学性能、膜基结合力和摩擦磨损性能。结果 Ti-Al-N涂层表现出较高的膜-基结合强度。Al元素掺杂诱发Ti-Al-N涂层发生严重晶格畸变。当Al原子数分数为6.18%时,Ti-Al-N涂层以c-TiAlN相结构为主,表现出超高硬度(达到39.83 GPa);随着Al元素含量增加,涂层中的软质h-TiAlN相结构增多,硬度随之下降。摩擦试验结果表明,低Al含量Ti-Al-N涂层的抗磨损能力良好,其主要磨损机制为磨粒磨损;高Al含量Ti-Al-N涂层的抗磨损能力较差,其主要磨损机制倾向粘着磨损。结论 MPIIID技术成功实现了Ti-Al-N涂层的低温制备与成分调控,低Al含量的Ti-Al-N涂层具有优良的力学性能和优异的抗磨损能力。     

多弧离子镀制备TiSiN-Cu涂层的结构和摩擦学性能

目的通过在TiSiN涂层中掺杂软金属Cu,提高TiSiN涂层的摩擦性能。方法采用多弧离子镀技术,在316L不锈钢基体上沉积TiSiN-Cu涂层。用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层的表面形貌,用X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)来分析涂层的元素组成和相组成,通过纳米压痕硬度测试和摩擦磨损实验,表征不同Cu含量TiSiN-Cu涂层的力学性能和摩擦学性能。结果 Cu含量对TiSiN涂层的结构、硬度和摩擦性能有明显影响。Cu在涂层中主要以单质形式存在,由于与空气接触,涂层表面有少量的CuO。随着Cu含量的增加,TiN的晶粒尺寸先减小后增加,硬度先升高后降低。在Cu原子数分数为6.28%时,硬度达到最大值29.26 GPa。在干摩擦条件下,TiSiN-Cu涂层的磨损率在Cu原子数分数为12.93%时达到最低,为6.65×10-7 mm~3/(N·m)。在海水环境下,涂层的磨损率较大。结论软金属Cu作为固体润滑颗粒可以明显改善Ti Si N涂层的干摩擦性能,在海水条件下,摩擦与腐蚀的交互作用加速了涂层材料的损耗。