| Ti6Al4V表面增强CrN和TiN薄膜 |
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| 引用本文： | 司彪,时晓光,孙琳凡,杜峰,张开策,周艳文. Ti6Al4V表面增强CrN和TiN薄膜[J]. 表面技术, 2023, 52(7): 444-454 |
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| 作者姓名： | 司彪 时晓光 孙琳凡 杜峰 张开策 周艳文 |
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| 作者单位： | 辽宁科技大学 材料与冶金学院表面工程研究所,辽宁 鞍山 114051;鞍钢集团钢铁研究院 汽车与家电用钢研究所,辽宁 鞍山 114021;辽宁科技大学 化学工程学院,辽宁 鞍山 114051 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(51972155,52271056);辽宁省教育厅项目基金(LJKZ0278,LJKZ0306);海洋工程金属材料装备及应用国家重点实验室项目(HGSKL-UST LN (2020-05)) |
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| 摘 要： | 目的 研究表面增强氮化铬(CrN)和氮化钛(TiN)薄膜与Ti6Al4V(TC4)基体的适应性。方法 采用热丝增强等离子体磁控溅射技术,通过改变热丝放电电流,在TC4合金表面制备CrN、TiN薄膜。采用扫描电子显微镜、X–射线衍射仪、纳米压痕仪、洛氏硬度计和摩擦磨损测试仪分别表征薄膜的组织形貌、成分、相结构、内应力、纳米硬度、弹性模量及耐磨性。结果 随着热丝放电电流从0 A增加至32 A,等离子体密度增大,薄膜表面形貌由较疏松的四棱锥形转变成致密球形,截面柱状晶排列更加致密;薄膜择优取向从低应变能的(111)取向转变为低表面能的(200)取向;无热丝放电时TiN薄膜内应力高于CrN薄膜,随着热丝放电电流的增大,TiN薄膜内应力逐渐低于CrN薄膜;并且随着热丝放电电流的增大,薄膜的弹性模量与硬度均增大,但相同试验条件下CrN薄膜的弹性模量与硬度均低于TiN薄膜;压痕检测结果表明,薄膜与基体结合完好;低载荷摩擦磨损检测结果表明,硬度及弹性模量较高的TiN薄膜磨损量最低。结论 在相同等离子体密度能量轰击下,硬度和弹性模量较高的TiN薄膜内应力增幅较小;低载荷磨损时,弹性模量及硬度较高、内应力较低的TiN薄膜更适用于Ti6Al4V基体的增强改性。
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| 关 键 词： | TC4钛合金 等离子体增强磁控溅射 等离子体密度 氮化物薄膜 低载荷摩擦 |
CrN and TiN Films Enhanced Surface Strength of Ti6Al4V Alloy |
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| SI Biao,SHI Xiao-guang,SUN Lin-fan,DU Feng,ZHANG Kai-ce,ZHOU Yan-wen. CrN and TiN Films Enhanced Surface Strength of Ti6Al4V Alloy[J]. Surface Technology, 2023, 52(7): 444-454 |
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| Authors: | SI Biao SHI Xiao-guang SUN Lin-fan DU Feng ZHANG Kai-ce ZHOU Yan-wen |
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| Affiliation: | Research Institute of Surface Engineering, School of Materials and Metallurgy, Liaoning Anshan 114051, China;Automobile & Home Application Steel Institute, Iron & Steel Research Institution, Ansteel Group, Liaoning Anshan 114021, China;School of Chemical Engineering, University of Science and Technology Liaoning, Liaoning Anshan 114051, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | TC4 titanium alloy plasma enhanced magnetron sputtering plasma density nitride film, low load friction |
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