TiN与DLC涂层在船用低速柴油机柱塞上的应用研究

为提高船用低速柴油机柱塞的耐磨性和柱塞偶件使用寿命,采用离子镀技术与多弧磁控耦合镀膜技术分别在柱塞上涂覆了TiN涂层和DLC涂层。利用扫描电镜（SEM）、轮廓仪和X射线衍射仪（XRD）技术表征了TiN与DLC涂层的微观形貌、表面粗糙度及物相组成,采用纳米压痕仪检测了TiN与DLC涂层的纳米硬度及弹性模量;运用划痕法和压痕法测试了TiN和DLC涂层的结合力,通过往复磨损试验考察了这2种涂层在空气中与在重柴油环境下的摩擦系数,同时结合光学显微镜定性评判TiN和DLC涂层磨损程度,通过台架试验评价了TiN涂层与DLC涂层柱塞的实际磨损情况。结果表明：这2种涂层晶体生长良好、结构连续致密,均未出现分层、开裂及剥离的现象,DLC涂层相对光滑,粗糙度R_a为0.10μm,而TiN涂层R_a为0.16μm; DLC涂层表面纳米硬度、弹性模量及泊松比均高于TiN涂层;无论在空气中还是重油环境下,TiN涂层摩擦系数均高于DLC涂层,耐磨性低于DLC涂层;台架试验后TiN涂层柱塞表面出现比较明显的平行状沟槽磨痕,而且整体磨损比较严重,而DLC涂层柱塞表面的磨痕非常窄...     

不同载荷下TD处理制备VC改性层的摩擦磨损行为

通过TD(热扩散)处理方法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备了一层VC改性层,利用SEM,EDS,XRD和划痕法等手段对改性层组织形貌,成分和结合强度进行了表征,并与GCr15钢柱对磨进行了干摩擦滑动磨损实验,研究其在不同载荷下摩擦性能和往复磨损特性。结果表明:改性层是由VC相组成,其界面结合方式为冶金结合,划痕法测得改性层平均结合强度为51.2N;稳态摩擦因数随着载荷的增加而增大,合理的载荷减小摩擦因数和磨损量,往复磨损机制主要为磨粒磨损;VC改性层能够显著提高Cr12MoV钢的表面硬度和承载能力,可以显著改善其耐磨性能,VC改性层高硬度和结合强度是提高耐磨性的主要机制。     

35CrMo钢表面化学气相沉积多层硬质涂层的结构与性能研究

采用化学气相沉积法在35CrMo钢基表面制备TiC/TiN双层、TiC(CN)/TiN和TiC/Ti(CN)/TiN/Al2O3多层硬质涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、多功能表面力学性能试验仪和摩擦磨损试验仪测试分析了涂层的组成结构、粗糙度和表面力学性能.结果表明:三种硬质涂层表面较均匀、致密,具有高硬度、低摩擦系数等特点,较大提高了35CrMo钢的耐磨擦磨损性能.相比TiC/TiN双层,多层涂层具有更好的力学和耐磨性能,其中多层TiC/Ti(CN)/TiN的摩擦系数最小,耐磨损性能最好,原因主要归于TC/Ti(CN)/TiN涂层具有较高的显微硬度(2559HV)和良好的膜基界面结合力(70N).     

高温化学气相沉积TiC/Ti(CxN1-x)/TiN层的组织结构及摩擦磨损性能

Ti(CxN1-x)涂层具有硬度大、强度高、耐磨等性能,而目前采用化学气相沉积法在不锈钢表面制备Ti(CxN1-x)多层涂层的报道较少。用高温化学气相沉积法在316L不锈钢表面分别制备了TiN单层涂层和TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层,比较分析了2种涂层的显微形貌、相结构、硬度、界面结合力及耐磨性能。结果表明:TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层结构致密,厚约10μm;TiN单层及TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层均提高了316L不锈钢的硬度、耐磨性;与TiN单层涂层相比,TiC/Ti(CxN1-x)/TiN多层涂层的显微硬度和界面结合力更好,摩擦系数更低,磨损量更小,耐磨减摩性能更好;2种涂层的磨损破坏机制较一致,主要为磨粒磨损和摩擦氧化。     

热处理对羟基磷灰石涂层相组成、表面形貌与结合强度的影响

羟基磷灰石(HA)涂层的喷涂及其后处理工艺对其组织结构和结合强度具有重要影响.比较了热处理对不同粒度HA涂层相组成、表面形貌与结合强度的影响,为该类涂层制备工艺的优化提供实验依据.采用等离子喷涂法在纯钛表面制备了不同粒度的HA涂层,对其进行650℃不同保温时间的后热处理.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电子拉伸机检测了涂层的相组成、表面与断口形貌及剪切结合强度等.结果表明,涂层经650℃保温0.5h热处理后,非晶相和分解相基本全部转变为结晶HA.经热处理晶化后,涂层表面生成300nm以下的微粒子,双重涂层BC表面更易形成.粗粉末涂层CC和BC热处理后的剪切强度提高,而细粉末涂层FC则相反;HA涂层的剪切断裂主要是发生在涂层与基体间的界面上.     

Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN多层涂层的结构和界面结合力研究

采用中温、高温复合化学气相沉积技术(MHCVD)在WC- (6％wt)Co硬质合金基体表面制备了Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN 多层陶瓷涂层.通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和数显显微硬度计等手段分析多层陶瓷涂层的表面及断面形貌、物相组成、显微硬度;采用表面划痕实验,结合形貌观察及X射线能谱分析(EDS)研究多层陶瓷涂层/硬质合金基体的界面结合力及其影响因素.结果表明:Ti(CN)/TiC/Al2O3/TiN 多层陶瓷涂层结构均匀致密,涂层后硬质合金的显微硬度明显提高,约2600 HV,多层陶瓷涂层与基体界面结合良好,划痕实验显示临界载荷高达105 N,多层陶瓷涂层界面间的原子扩散作用对涂层/基体界面附着力有较大贡献,而涂层内部少量Ti2O3、W6Co6C 等物相的存在对提高界面结合力也有帮助.     

40Cr钢离子氮化与离子镀TiN复合涂层与苜蓿草粉之间的摩擦学特性

在橡胶轮磨料磨损实验机上考察了40Cr钢基体上离子氮化与离子镀TiN复合涂层在苜蓿草粉软磨料下的摩擦学特性。采用划痕法测定了涂层的结合力,利用XRD分析了涂层的相结构,应用扫描电子显微镜观察分析了涂层磨损表面形貌和磨损机理。结果表明:离子氮化与离子镀TiN复合涂层的膜基结合力和硬度均高于TiN涂层;其对于苜蓿草粉软磨料的耐磨性也高于TiN涂层和渗氮层;离子氮化过渡层能显著提高TiN涂层的膜基结合力并改善薄膜的韧性;涂层能有效限制硬质颗粒对基体的压嵌和切削。涂层在苜蓿草粉软磨料下的磨损机制既包括硬质颗粒磨料条件下的切削磨损,也包括软磨料条件下的多次塑性变形和周期疲劳磨损。涂层硬度和韧性的共增可以提高其对软磨料的耐磨性。     

基于PVD-TiN和TiSiN涂层的Al2O3/TiCN陶瓷刀具及其切削性能研究

采用物理气相沉积(Physical vapor deposition, PVD)工艺在Al₂O₃/TiCN陶瓷刀具表面分别沉积了TiN和TiSiN涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层微观结构, 采用显微硬度计和划痕仪分别表征涂层硬度和测量涂层与基体的结合强度。通过对涂层刀具进行连续干切削灰铸铁实验, 研究TiN和TiSiN涂层对刀具磨损特征的影响并探讨其磨损机理, 同时研究了涂层对工件加工表面质量的影响。结果表明: PVD涂层可显著提高Al₂O₃/TiCN陶瓷的刀具硬度。TiN涂层和TiSiN涂层可分别提高刀具表面硬度25%和65%, 从而增加刀具耐磨性。两种涂层刀具在连续切削灰铸铁实验中主要的失效机理均是挤压变形下的磨粒磨损, 其中TiN涂层刀具还伴随有粘结磨损; 刀具上的PVD-TiN和TiSiN涂层可以有效保护Al₂O₃/TiCN陶瓷刀具基体, 防止崩刃, 进而改善工件表面加工质量。     

铝合金表面真空电弧离子镀AlTiCrN涂层的耐磨性研究北大核心CSCD

铝合金由于轻质、耐蚀等优点,在汽车零部件中的应用逐渐增多,但其质软、耐磨性差,表面需要强化处理。采用真空电弧离子镀方法在铝合金表面分别沉积AlTiCrN和TiN涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕法、Rockwell压痕法以及摩擦磨损试验对涂层的组织结构、力学性能、结合性能和耐磨性能进行分析。结果表明:铝合金表面沉积的AlTiCrN涂层表面平整,“液滴”少。AlTiCrN涂层呈现TiN相的物相结构,且涂层以(200)晶面择优取向。AlTiCrN涂层晶粒细小,硬度为33.7GPa,分别较铝合金基体和TiN涂层提高67倍和66.8%。AlTiCrN涂层与铝合金基体结合牢固,在摩擦磨损过程中AlTiCrN涂层具有防粘作用和降低摩擦系数的作用,涂层后的铝合金其表面耐磨性显著增强。     

LY12铝合金表面多弧离子镀TiN薄膜的结合强度及磨损性能

现有铝合金表面强化技术存在强化层薄,与基体结合力差或成本高等问题。采用多弧离子镀在硬铝合金LY12表面沉积了TiN薄膜,采用X射线衍射仪分析其结构,采用扫描电镜观察其界面形貌,采用单点划痕试验和磨损试验研究了TiN薄膜与基材的结合力、磨损性能及磨损机制。结果表明:在LY12铝合金表面制备的TiN薄膜厚度达6μm以上,膜基结合力约为41.29 N;TiN薄膜可大幅提高LY12铝合金的耐磨性能;随着载荷的增加,TiN薄膜的磨损机制从黏着磨损逐步向磨粒磨损转变。