等离子体浸没离子注入与沉积合成TiN薄膜的滚动接触疲劳寿命和机械性能

金属学报, 2008, 44(3): 325-330. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2008.03.013

等离子体浸没离子注入与沉积合成TiN薄膜的滚动接触疲劳寿命和机械性能

刘洪喜 ^1, , 蒋业华 ^2, , 周荣 ^3, , 周荣锋 ^4, , 金青林 ^5, , 汤宝寅 ^6,

1.昆明理工大学机电工程学院,昆明,650093

2.昆明理工大学机电工程学院,昆明,650093

3.昆明理工大学机电工程学院,昆明,650093

4.昆明理工大学机电工程学院,昆明,650093

5.昆明理工大学机电工程学院,昆明,650093

6.哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨,150001

基金项目: 高等学校博士学科点专项科研项目(20060674002)

关键词：等离子体浸没离子注入与沉积 , TiN薄膜 , 机械性能 , 滚动接触疲劳寿命 , 轴承钢

ROLLING CONTACT FATIGUE LIFE AND MECHANICAL PROPERTY OF TiN FILM FABRICATED BY PLASMA IMMERSION ION IMPLANTATION AND DEPOSITION

采用等离子体浸没离子注入与沉积(PⅢ&D)技术在AISI 52100轴承钢表面合成了高硬耐磨的TiN薄膜.膜层元素分布、化学组成和表面形貌分别用XRD,XPS表征.合成薄膜前后试样的滚动接触疲劳寿命和摩擦磨损性能分别由球棒疲劳磨损试验机和球-盘磨损试验机测定;疲劳破坏后的微观形貌通过SEM观察;薄膜力学性能经纳米压痕和纳米划痕实验评价.结果表明,TiN膜中还含有少量的TiO2和Ti,N,O的化合物.在优化条件下,TiN膜层致密均匀,与基体结合良好,纳米硬度和弹性模量分别达到25和350 GPa;最低摩擦系数由基体的0.92下降到0.2.被处理薄膜试件在90%置信区间下的最大L10,L50,La和L寿命较基体分别提高了约4.5,1.8,1.3和1.2倍,疲劳寿命的分散性得到了显著改善.

参考文献

[1]	Wan G J,Huang N,Leng Y X,Yang P,Chen J Y.J Inorg Mater,2003; 18:904(万国江,黄楠,冷永祥,杨萍,陈俊英.无机材料学报,2003;18:904)
[2]	Liu Y F,Zhang G L,Wang J L,Liu C Z,Yang S Z.Acta Phys Sin,2004; 53:503(刘元富,张谷令,王久丽,刘赤子,杨思泽.物理学报,2004;53:503)
[3]	Zhang Z C,Bei Y F,Du P X,Shen J.Tribology,1996; 16:156(章宗城,贝韵芬,都佩贤,沈坚.摩擦学学报,1996;16:156)
[4]	Yah P X,Wu Z G,Xu J W,Zhang Y J,Zhang W W,Liu W M.J Inorg Mater,2004; 19:1386(闫鹏勋,吴志国,徐建伟,张玉娟,张伟伟,刘伟民.无机材料学报,2004;19:1386)
[5]	Hu S B,Cui K.Mater Prot,2001; 34(10):24胡树兵,崔崑.材料保护,2001;34(10):24)
[6]	Liu H W,Chen Y R,Zhang X S.Acta Metall Sin,1994; 30:323(刘捍卫,陈元儒,张绪寿.金属学报,1994;30:323)
[7]	Tian X B,Wang L P,Ricky K Y F,Chu P K.Mater Sci Eng,2002; A337:236
[8]	Hainsworth S V,Soh W C.Surf Coat Technol,2003; 163-164:515
[9]	Ueda T M,Berni L A,Castro R M.Surf Coat Technol,2005; 200:517
[10]	Wang D C,Chiua M C.Surf Coat Technol,2002; 156:201
[11]	Mukherjee S,Raole P M,John P I.Surf Coat Technol,2005; 157:111
[12]	Zeng Z M,Ricky K Y Fu,Tian X B,Paul K Chu.Surf Coat Technol,2004; 186:260
[13]	Wang S Y,Chu P K,Tang B Y,Zeng X C,Wang X F.Nucl Instrum Methods Phys Res,1997; 127-128B:1000
[14]	Liu H X,Wang L P,Wang X F,Huang L,Tang B Y.Acta Metall Sin,2006; 42:1197(刘洪喜,王浪平,王小蜂,黄磊,汤宝寅.金属学报,2006;42:1197)
[15]	Lover D G.In:Hoo J J C,ed,ASTM STP 107,1982
[16]	Chen Y H,Polonsky I A,Chung Y W,Keer L M.Surf Coat Technol,2002; 154:152
[17]	Bertoti I,Mohai M,Sullivan J L,Saied S O.Appl Surf Sci,1995; 84:357
[18]	Casaletto M P,Ingo G M,Kaciulis S,Mattogno G,Pandolfi L,Scavia G.Appl Surf Sci,2001; 172:167
[19]	Xu F C,Wang S J,Lin X H.Chin J Chem Phys,2002; 15:69徐富春,王水菊,林秀华.化学物理学报,2002;15:69)
[20]	Zhao J,Garza E G,Lain K,Jones C M.Appl Surf Sci,2000; 158:246

上一张下一张

计量

下载量()
访问量()

作者相关

文章评分

您的评分：
1

0%
2

0%
3

0%
4

0%
5

0%

材料期刊网