杨友志
,
郑晓华
材料科学与工程学报
在高速钢基体上直流磁控溅射制备TiN/Si3N4纳米复合薄膜.用EDS、XRD、SEM、TEM、HRTEM等对薄膜的组织结构和形貌进行了表征.采用划痕仪和球-盘式摩擦仪分别测试了薄膜的结合力和在大气及真空中的摩擦学性能.结果表明,TiN/Si3N4复合薄膜由纳米TiN相镶嵌于非晶态Si3N4基体内构成.薄膜中Si含量的增加可抑制纳米TiN相的长大,降低薄膜摩擦系数,薄膜的摩擦学性能得到改善.溅射气压升高导致薄膜呈柱状结构,结合力下降,摩擦系数和磨损率上升.0.2Pa下制备含12.9at.%Si的TiN/Si3N4复合薄膜在潮湿空气和真空中均具有良好的摩擦学性能.
关键词:
TiN
,
纳米复合膜
,
磁控溅射
,
摩擦与磨损
何乃如
,
王飞飞
,
吉利
,
李红轩
,
陈建敏
中国表面工程
doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.06.010
为了研究Ti和Cr元素在Cr2O3薄膜中的扩散行为及其对摩擦学性能的影响,对Cr2O3薄膜在l 000℃大气环境下进行不同保温时间的退火处理.利用扫描电子显微镜、三维轮廓仪、X射线衍射仪以及透射电镜对薄膜的表面形貌、成分以及结构进行分析,采用球盘式摩擦磨损试验机对Cr2O3薄膜的摩擦学性能进行研究.结果表明:在1 000℃下Inconel 718基材中的Ti和Cr会沿着Cr2O3薄膜的晶界扩散至薄膜表面,与大气中的氧反应生成由Cr2O3和Cr2Ti7O17组成的复合相,并在薄膜表面晶界处堆积形成类网状凸起结构.随着保温时间的增加,这种类网状凸起结构的高度也越大.该结构可以显著降低薄膜的摩擦因数以及磨损率.当保温时间只有l min时,薄膜的平均摩擦因数为0.35,磨损率为5.7μm3/Nm.而当保温时间达到240 min时,薄膜的摩擦因数降至0.24,磨损率降至3.2μm3/Nm.
关键词:
Cr2O3薄膜
,
元素扩散
,
类网状凸起结构
,
摩擦与磨损
