HiPIMS占空比对Al合金表面Ti/DLC涂层力学和摩擦性能的影响

作     者：魏晨阳 白琴 郭鹏 柯培玲 王振玉 李昊 汪爱英 WEI Chenyang;BAI Qin;GUO Peng;KE Peiling;WANG Zhenyu;LI Hao;WANG Aiying

作者机构：上海大学材料科学与工程学院上海200072 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2023年第36卷第4期

页      面：77-88页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 07[理学] 08[工学] 070104[理学-应用数学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家杰出青年科学(52025014) 中国科学院-韩国国家科技理事会协议(174433KYSB20200021) 浙江省自然科学基金(LGG22E010011) 宁波市科技创新2025重大专项(2022Z054)资助项目 

主　　题：Al合金 Ti/DLC涂层 HiPIMS 择优取向 致密性 摩擦磨损行为 

摘      要：类金刚石涂层(DLC)兼具高硬度、耐摩擦磨损和高化学惰性等优点,是理想的Al合金零部件耐磨防护材料之一。然而受限于Al合金与DLC间力学性能差异大,摩擦工况下承受复杂的耦合载荷作用,易导致涂层剥落失效。通过改变高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)的电源占空比(2%~10%),设计具有不同结构的Ti过渡层,系统研究Al合金基体上不同过渡层界面结构对DLC力学及摩擦性能的影响。结果表明,随HiPIMS占空比增加,所有Ti过渡层取向从(100)向(002)转变。相比直流磁控溅射Ti过渡层,HiPiMS技术可以降低晶粒尺寸以及提高Ti层致密性,令Ti过渡层具备更强的承载能力,涂层摩擦寿命提升了约4.5倍。沉积具有低(100)择优取向和致密结构的Ti过渡层是实现Al合金表面高性能Ti/DLC涂层的关键,对解决Al合金零部件表面硬质涂层易剥落失效等问题提供了新思路。