钛合金表面多弧离子镀TiCN薄膜的结构及摩擦磨损性能研究

作     者：钟华生 

作者单位：江西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黎业生;于荣海;李金龙

授予年度：2014年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：钛合金 多弧离子镀 TiCN薄膜 结构 摩擦磨损性能 

摘      要：本文采用多弧离子镀技术在Ti6A14V合金表面沉积TiCN防护薄膜,研究了碳含量和负偏压对薄膜组织结构及性能的影响,评价了该薄膜在干摩擦,水及海水介质条件下的摩擦学行为。 研究结果显示,所制备的TiCN薄膜具有均匀致密柱状晶结构,薄膜厚度为3微米左右,随碳含量增加薄膜表面变得致密光滑,薄膜成份主要含有Ti、N和C成份,并含有少量的0。C主要为污染碳和TiC的形式,N为TiN的结构,Ti主要以TiN、TiC和Ti0三种价态形式存在。X射线衍射分析表明,膜层的相结构主要由TiN及TiCN相组成。随碳含量增加,薄膜的硬度和弹性模量也增加,薄膜的结合力却不随碳含量增加而升高,反而降低。随碳含量增加,薄膜耐磨性提高,磨损率显著降低;薄膜硬度和弹性模量随负偏压升高有一定的升高,薄膜的结合力随偏压的升高先增大后减小。随负偏压的升高,薄膜耐磨性能降低,磨损率略有增加。 镀膜钛合金的摩擦系数明显低于未镀钛合金自身摩擦系数(0.7以上)。水和海水环境下TiCN膜的摩擦系数进一步降低,同时磨损率也显著降低,与水环境相比,海水环境中由于存在腐蚀和磨损双重作用,其磨损率略有增加。