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真空科学与技术学报 2015年第2期35卷 179-183页

作者：王更柱陈添解志文宋晓航高旭于晓光宋华辽宁科技大学鞍山114051 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆401122 上海航天设备制造总厂上海200245

采用多元等离子体浸没离子注入与沉积装置制备ti-al-si-n涂层,借助X射线衍射仪、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、纳米探针和原子力显微镜等系统研究涂层界面微结构与力学性能。研究结果表明:ti-al-si-n涂层具有si3n4界面相包裹tialn... 详细信息

采用多元等离子体浸没离子注入与沉积装置制备ti-al-si-n涂层,借助X射线衍射仪、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、纳米探针和原子力显微镜等系统研究涂层界面微结构与力学性能。研究结果表明:ti-al-si-n涂层具有si3n4界面相包裹tialn纳米晶复合结构,si元素掺杂诱发涂层发生明显晶粒细化效应。随涂层si含量增加,tialn晶粒尺寸显著降低,界面si3n4层厚度增加。当si3n4界面层厚度小于1nm并与tialn晶粒共格外延生长时,ti-al-si-n涂层表现超高硬度约40GPa,当si3n4界面相厚度增至2nm并呈非晶态存在时,涂层硬度降至约29GPa。

关键词： ti-al-si-n涂层界面微结构硬化机理多元等离子体浸没注入与沉积

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环境温度对磁控溅射ti-al-si-n涂层摩擦学性能的影响

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表面技术 2017年第1期46卷 106-110页

作者：陈恩冯长杰南昌航空大学材料科学与工程学院

目的探索磁控溅射制备的ti-al-si-n涂层在不同环境温度下的摩擦学性能。方法利用磁控溅射技术,在AIsi304不锈钢表面制备了ti-al-si-n涂层,采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪研究了涂层的成分与微观结构,利用HT-1000型高温摩擦磨损试验... 详细信息

目的探索磁控溅射制备的ti-al-si-n涂层在不同环境温度下的摩擦学性能。方法利用磁控溅射技术,在AIsi304不锈钢表面制备了ti-al-si-n涂层,采用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪研究了涂层的成分与微观结构,利用HT-1000型高温摩擦磨损试验机,以直径为5 mm的alO球作为摩擦副,研究了ti-al-si-n涂层在室温、200、400、600℃时的摩擦学性能。结果磁控溅射制得的ti-al-si-n涂层表面平整、致密,具有典型的柱状晶结构;在室温、200、400、600℃的环境温度下,涂层的摩擦系数分别为0.6、0.35、0.25和0.2,磨损体积分别为0.319、0.232、0.0149和0.0136 mm~3。涂层的摩擦系数和磨损体积均随温度的升高而降低。结论随着测试温度的升高,磨痕区域生成越多的以氧化钛和氧化铝为主的氧化物,其具有一定的减摩作用。在室温下,涂层的磨损机理主要为疲劳剥落,200℃时为磨粒磨损,400℃时为磨粒磨损和氧化磨损,600℃时主要为氧化磨损。

关键词： ti-al-si-n涂层磁控溅射耐磨性高温磨损机理

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ti-al-si-n涂层组织结构与性能研究

Ti-Al-Si-N涂层组织结构与性能研究

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第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛

作者：解志文宋晓航于晓光高旭辽宁科技大学上海航天设备制造总厂

采用多元等离子体浸没离子注入与沉积(MPIIID)装置制备ti-al-si-n涂层,借助X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、纳米探针和原子力显微镜(AFM)等系统研究涂层界面微结构与力学性能。研究结果表明:ti-al-si-n... 详细信息

采用多元等离子体浸没离子注入与沉积(MPIIID)装置制备ti-al-si-n涂层,借助X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、纳米探针和原子力显微镜(AFM)等系统研究涂层界面微结构与力学性能。研究结果表明:ti-al-si-n涂层具有si3n4界面相包裹tialn纳米晶复合结构,si元素掺杂诱发涂层发生明显晶粒细化效应。随涂层si含量增加,tialn晶粒尺寸显著降低,界面si3n4层厚度增加。当si3n4界面层厚度小于1nm并与tialn晶粒共格外延生长时,ti-al-si-n涂层表现超高硬度约40GPa,当si3n4界面相厚度增至2nm并呈非晶态存在时,涂层硬度降至约29GPa.

关键词： ti-al-si-n涂层界面微结构硬化机理多元等离子体浸没注入与沉积

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si对ti-al-si-n涂层微观结构及性能的影响

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硬质合金 2011年第5期28卷 332-336页

作者：胡明媚朱丽慧王川刘一雄 Vineet Kumar 上海大学材料科学与工程学院上海200072 Kennametal Inc.Latrobe Pennsylvania 15650

ti-al-si-n涂层是在ti-al-n涂层基础上发展而来的一种四元复合涂层。本文综述了si对ti-al-si-n涂层微观结构、硬度、残余应力、抗氧化性能、热稳定性能、摩擦磨损性能及切削性能的影响。分析表明:si元素能有效细化晶粒,减少柱状晶,形成... 详细信息

ti-al-si-n涂层是在ti-al-n涂层基础上发展而来的一种四元复合涂层。本文综述了si对ti-al-si-n涂层微观结构、硬度、残余应力、抗氧化性能、热稳定性能、摩擦磨损性能及切削性能的影响。分析表明:si元素能有效细化晶粒,减少柱状晶,形成新型纳米结构,从而显著提高涂层硬度,可达39 GPa;si的原子分数超过5%后,涂层残余应力逐渐降低;ti-al-si-n涂层在1 100℃下仍具有良好的抗氧化性能;si元素使涂层的热稳定性能有很大提高,ti-al-si-n涂层1 100℃氧化后硬度无显著变化;与ti-al-n涂层相比,添加si元素后涂层的摩擦系数由0.7下降至0.5;ti-al-si-n涂层刀具的使用寿命与si原子分数有很大的关系。

关键词： si ti-al-si-n涂层微观结构性能

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织构化铝基自润滑关节轴承表面减摩抗磨关键技术研究

织构化铝基自润滑关节轴承表面减摩抗磨关键技术研究

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作者：田之翔江苏大学

学位级别：硕士

随着航空航天、轨道交通等行业的迅猛发展,实际工程对自润滑关节轴承的专用基体材料性能提出了更高要求。因具有较高的综合力学性能、热传导性能和良好的耐腐蚀性能,高比强度的铝合金关节轴承正日益受到重视。然而,铝合金存在硬度低,加... 详细信息

随着航空航天、轨道交通等行业的迅猛发展,实际工程对自润滑关节轴承的专用基体材料性能提出了更高要求。因具有较高的综合力学性能、热传导性能和良好的耐腐蚀性能,高比强度的铝合金关节轴承正日益受到重视。然而,铝合金存在硬度低,加工变形大,精密加工较困难的应用缺点。本文以7075-T651铝合金作为研究对象的基体材料,通过有限元法分析铝合金作为关节轴承基材的可行性。同时,通过在7075铝合金表面进行多元纳米复合润滑剂的优化以及激光表面织构与ti-al-si-n硬质涂层的复合处理,以提高铝基自润滑关节轴承表面的减摩抗磨性能。首先,分别建立铝基自润滑关节轴承相对变形量和接触应力的解析计算模型,并基于AnSYS Workbench对三种不同基材的自润滑关节轴承模型进行额定静载分析。其次,系统研究纳秒激光的单脉冲能量、脉冲重复次数、重复频率等织构工艺参数对7075铝合金表面织构形貌参数的影响规律。再次,借助MFT-5000摩擦磨损试验机进行销-块往复试验,探究脂润滑工况下不同表面处理方式、织构占有率、织构深度、载荷、转速等参数对铝合金摩擦副摩擦学性能的影响。同时,选取四种纳米润滑剂先后进行单因素摩擦试验与四因素三水平正交优化实验。最后,对织构化铝基自润滑表面进行ti-al-si-n涂层处理,探究基于最优四元纳米复合润滑条件下不同表面处理方式、织构占有率、工况参数等对织构化ti-al-si-n涂层/自润滑摩擦副摩擦性能的影响。以上研究工作所获的显著结论如下:(1)三组不同基材模型的等效接触应力和变形量的分布情况均类似,模型整体应力集中于外圈与加载板的接触区域上端及内圈端面边缘,整体变形量集中于外圈外表面边缘。其中,7075铝合金模型最大极限等效应力为447.09 MPa,最大极限变形量为0.0738mm。(2)随单脉冲能量的增加,铝基凹坑织构的直径与深度均稳定增加。随着脉冲重复次数的增加,铝基织构深度稳定增加(每个脉冲次数的增加量约为5μm),而织构直径呈现出先短暂增加后缓慢减小的趋势。随着脉冲重复频率的增加,微凹坑的直径与深度均呈现明显下降的趋势。(3)脂润滑工况下,激光织构处理能够有效降低铝基自润滑摩擦副的摩擦系数,避免铝基摩擦副表面的黏着磨损和脆性剥落等形式的失效,15%占有率、12μm深度的铝基织构化自润滑试样摩擦系数最低;(4)四种纳米润滑剂中,纳米WS的润滑性能最优,而少层石墨烯的润滑性能不佳。当纳米石墨:Mo S:WS:少层石墨烯的配比为1:1:3:0.5时,纳米复合润滑剂能够发挥最佳润滑效果,减摩效果超过单一润滑剂。(5)无润滑条件和纳米复合润滑条件下,相较于单一表面处理,通过激光表面织构与ti-al-si-n涂层的耦合作用能够有效提高铝基自润滑摩擦副的减摩抗磨性能,25%占有率的织构化涂层处理效果最佳。

关键词：自润滑关节轴承 7075铝合金激光表面织构固脂润滑 ti-al-si-n涂层

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