硬质薄膜与自润滑织物衬垫对磨的摩擦磨损性能研究

目的 提高钛合金与自润滑织物衬垫对磨的耐磨性.方法 采用多弧离子镀在TC4钛合金表面制备TiN和CrAlN硬质薄膜,利用扫描电镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪、销-盘摩擦磨损试验机、白光干涉扫描轮廓仪测试分析薄膜的形貌、结构、硬度、弹性模量、摩擦磨损性能和磨痕形貌.结果 在相同的测试条件下,TC4钛合金与自润滑织物衬垫对磨时,能更快地进入稳定摩擦阶段,且平均摩擦系数最低,仅为0.12;TiN薄膜进入稳定摩擦阶段所用时间和摩擦系数较TC4钛合金稍有增加;而CrAlN薄膜进入稳定摩擦阶段的用时最长且平均摩擦系数最大.测量摩擦磨损后自润滑织物衬垫磨痕的二维轮廓发现,当与CrAlN薄膜对磨时,自润滑织物衬垫的磨痕深度最大,但磨损率最低,这主要是软质织物衬垫的不均匀磨损引起的.进一步分析发现,所有的试验销表面均形成了转移膜,但CrAlN薄膜表面形成的转移膜最薄,从而导致其摩擦系数最大,磨损率最低.深入分析自润滑织物衬垫磨痕形貌发现,与TC4钛合金对磨的自润滑织物衬垫的磨痕表现为磨粒磨损和纤维束的破损;与TiN薄膜对磨的自润滑织物衬垫的磨痕表现为区域损失和表面不规则的凹痕;与CrAlN薄膜对磨的自润滑织物衬垫的磨痕中纤维束破损严重.结论 与自润滑织物衬垫对磨后,钛合金以及硬质薄膜表面均形成转移膜,CrAlN薄膜表面转移膜最薄,与之对磨的自润滑织物衬垫的磨损率最低.     

铜合金表面过渡层厚度对Cr-DLC薄膜残余应力和结合性能的影响

为提高铜合金表面Cr-DLC薄膜的膜/基结合性能,设计了Cr/CrN/Cr-DLC多层结构薄膜,采用磁控溅射/等离子辅助气相沉积方法在铜合金样品表面制备不同Cr粘结层厚度的Cr掺杂类金刚石（Cr-DLC）薄膜。利用高分辨拉曼光谱仪、薄膜应力仪、纳米压痕仪、划痕仪和连续冲击试验机分别对薄膜的微观结构、残余应力、纳米硬度和弹性模量、薄膜与基体结合性能和耐冲击韧性进行测试。结果表明,随着Cr粘结层厚度的增加,铜合金表面Cr-DLC薄膜的残余应力出现了先升高后降低的趋势,最小残余应力达到-0.47 GPa,降幅高达75.5%。薄膜的膜/基结合力随Cr粘结层厚度的增加而提高,当Cr粘结层厚度为1.01 μm时,Cr-DLC薄膜的膜/基结合力最佳,与无Cr粘结层Cr-DLC薄膜的第1（L_c1）和第2（L_c2）临界载荷相比分别提高69%和67%。经20 000次连续冲击试验,所有薄膜样品冲击坑的冲击深度均没有弹性恢复,薄膜在冲击坑的中心位置均出现一定面积的剥落,其中,Cr粘结层厚度1.01 μm的Cr-DLC薄膜样品的膜层剥落面积最小,表现出了最好的抗连续冲击的能力。一定厚度Cr粘结层能够大幅降低铜合金表面Cr-DLC薄膜的残余应力,提高膜/基结合力和耐冲击性能。     

沉积气压与脉冲频率对内花键齿表面Si-DLC薄膜性能的影响EI北大核心CSCD

花键齿严重的磨损失效制约了机械传动部件的可靠性和使用寿命,传统表面处理技术如渗碳、渗氮等无法满足花键齿减摩耐磨的需求。为提高内花键齿表面的耐磨性,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,利用空心阴极放电(HCD)产生的高密度等离子体,在大长径比内花键表面制备多层结构Si-DLC薄膜。分别研究薄膜制备过程中,沉积气压和脉冲频率对花键齿廓方向上薄膜的截面形貌、相结构、厚度均匀性和力学性能的影响。结果表明,沉积气压及脉冲频率是影响内花键齿表面薄膜性能及厚度均匀性的关键参数。沉积气压从8 Pa增加到10 Pa时,花键齿齿顶、齿中及齿根处的Si-DLC薄膜厚度均随之增大,而薄膜的硬度和弹性模量却随之降低。当脉冲频率从300 Hz增加到500 Hz时,花键齿表面薄膜厚度均随之减小。薄膜在花键齿廓方向上的厚度均匀性因等离子体密度增加,鞘层之间交叉重叠减少而变优。研究结果为耐磨强化涂层材料在动力传输系统上的发展与应用提供了基础。     

直流偏压对CrN薄膜结构和性能的影响

采用电弧离子镀技术在高速钢表面制备CrN薄膜,研究直流偏压对CrN薄膜结构和性能的影响.利用冷场发射扫描电镜和X射线衍射仪对薄膜的表面形貌和微观结构进行分析,利用球坑仪、显微硬度计以及多功能材料表面性能试验仪等,对薄膜的厚度、硬度以及结合力进行研究.结果表明,在不同直流偏压下,薄膜均由CrN相组成.当直流偏压从-60 ...     

偏压参数对多弧离子镀CrN薄膜力学性能的影响

利用研发的多弧离子镀设备在高速钢基材上制备CrN薄膜,研究偏压参数对CrN薄膜表面形貌和力学性能的影响。结果表明,在偏压参数幅值增加的过程中,薄膜表面大颗粒的数量和尺寸呈现先减小后增大的变化趋势,薄膜硬度和结合力均呈现先增大后减小的变化趋势。残余应力随着偏压参数幅值的增加而逐渐增大。